[發明專利]一種霍普金森桿巖樣沖擊試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201910630812.7
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110261242B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 楊春;周科平;周詩彤;高如高;潘征;熊信
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N3/30
• 分類號: G01N3/30;G01N3/02;G01N3/06;G01N1/44
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 謝浪

本發明公開了一種霍普金森桿巖樣沖擊試驗裝置，包括SHPB裝置和高速攝影機，還包括球形防護罩，所述防護罩包括一對相互扣合且能夠收攏的半球形罩體，所述罩體包括半球形骨架和包裹于半球形骨架上的柔性攔截布；所述防護罩相對的兩側分別設有入射桿穿孔和透射桿穿孔，所述入射桿和透射桿分別從所述入射桿穿孔和透射桿穿孔伸入所述防護罩內將巖樣夾持住；所述球形柔性防護罩上還設有正對巖樣的觀察窗口，所述高速攝影機的鏡頭安裝在所述觀察窗口中。與傳統霍普金森桿試樣裝置相比，該試驗裝置可以大幅度降低飛濺巖石碎塊的二次破碎概率，更為貼近SHPB沖擊下的初始破碎塊度，保證了實驗結果的精確度。

技術領域

本發明屬于巖樣霍普金森桿試驗技術領域，尤其涉及一種霍普金森桿巖樣沖擊試驗裝置及方法。

背景技術

在柔性霍普金森桿(SHPB)巖石動力學測試過程中，傳統的巖塊收集裝置通常是一個硬質箱體套在入射桿與透射桿中間，巖石破碎后落于箱體內。SHPB測試時，巖石在高速沖擊載荷作用下破碎效果極為明顯，常常產生明顯的巖屑飛濺現象。當飛濺的巖屑撞擊到硬質巖屑收集箱壁面時可能產生二次破碎，巖樣破碎后的形貌特征是分析巖石動力力學性質的一個重要指標，撞擊于壁面的二次破碎巖屑極大程度的影響了實驗結果的精確度。

中國發明專利201710183224.4公開了一種用于霍普金森試驗中凍土碎塊收集和篩分的裝置，是由外層半圓形防護蓋和內層半圓形防護蓋通過耐低溫強力膠粘合組成防護蓋，通過在防護蓋內設置耐低溫強力膠防止凍土碎塊二次破碎，但是上述專利用于凍土碎塊試驗，且仍然存在結構復雜，取樣不方便等問題。

中國發明專利2019102917018公開了一種分離式霍普金森桿巖樣回收裝置，由于試驗箱內盛放有液體，橡膠套的膨脹在液體的壓力下得到緩沖，被測巖樣沖擊結束后，橡膠套受到試驗箱內的液體的壓力而緩慢收縮，避免了因為橡膠套的急劇膨脹和收縮而導致橡膠套內的被測巖樣受到二次沖擊，保持了被測巖樣的破碎形態，有利于被測巖樣破碎形態試驗結果的分析，且保證實驗安全。但是上述裝置不僅結構復雜，而且因在試驗箱內設有液體，也不利于對試樣在沖擊載荷下的動態變化過程進行觀察。

發明內容

本申請旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的目的之一在于提供一種結構簡單、操作方便以及可大幅度降低飛濺巖屑的二次破碎概率的霍普金森桿巖樣沖擊試驗裝置及方法。

為解決上述技術問題，本申請采用如下技術方案：

一種霍普金森桿巖樣沖擊試驗裝置，包括SHPB裝置和高速攝影機，還包括球形防護罩，所述防護罩包括一對相互扣合且能夠收攏的半球形罩體，所述罩體包括半球形骨架和包裹于半球形骨架上的柔性攔截布；

所述防護罩相對的兩側分別設有入射桿穿孔和透射桿穿孔，所述入射桿和透射桿分別從所述入射桿穿孔和透射桿穿孔伸入所述防護罩內將巖樣夾持住；

所述球形防護罩上還設有正對巖樣的觀察窗口，所述高速攝影機安裝在所述觀察窗口上。

進一步的，還包括用于向球形防護罩內饋入微波的微波照射系統和用于對巖樣的溫度進行實時檢測的溫度監測系統，所述柔性攔截布的內表面上設有能夠反射微波的微波反射層，所述巖樣位于所述防護罩的中心處，所述防護罩上設有正對所述巖樣的微波饋入口，所述微波照射系統的喇叭口與所述微波饋入口對接。

進一步的，所述微波照射系統包括磁控管、與磁控管輸出端連接的矩形波導、通過帶有水負載的環形器與矩形波導連接的波導轉換器、與波導轉換器輸出端連接且正對所述巖樣的喇叭天線。

進一步的，所述溫度監測系統包括設置于防護罩透明窗口一側的紅外熱成像儀，所述紅外熱成像儀連接至SHPB裝置的數據采集系統。

進一步的，所述微波反射層為鋁箔或金屬粉末涂層。