[實用新型]一種基于數(shù)控驅(qū)動的高低溫同步耦合Hopkinson壓桿試驗系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920019291.7
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN209559673U
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉家貴;李杰;張中威;李干;邱艷宇;徐小輝;宋春明;岳松林;趙躍堂;王明洋
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: G01N3/307
• 分類號: G01N3/307;G01N3/02
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 郭俊玲

本實用新型公開了一種基于數(shù)控驅(qū)動的高低溫同步耦合Hopkinson壓桿試驗系統(tǒng)，系統(tǒng)包括高壓氣室、炮管、入射桿、應(yīng)變片、入射桿驅(qū)動控制系統(tǒng)、溫控爐、透射桿驅(qū)動控制系統(tǒng)、透射桿、吸能裝置、總控制箱以及應(yīng)變采集模塊，高壓氣室通過一電磁閥連接炮管，炮管、入射桿、溫控爐、透射桿以及吸能裝置按指定方向依次同軸排列，入射桿和透射桿的表面均貼設(shè)有應(yīng)變片，應(yīng)變采集模塊通過導(dǎo)線與應(yīng)變片連接；入射桿驅(qū)動控制系統(tǒng)裝設(shè)在入射桿旁，透射桿驅(qū)動控制系統(tǒng)裝設(shè)在透射桿旁；總控制箱通過導(dǎo)線分別連接電磁閥、入射桿驅(qū)動控制系統(tǒng)和透射桿驅(qū)動控制系統(tǒng)；炮管內(nèi)腔裝有子彈，溫控爐的軸心位置還放置有一試樣；本實用新型實現(xiàn)了Hopkinson壓桿試驗中入射桿、試樣和透射桿的自動同步組裝。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于數(shù)控驅(qū)動的高低溫同步耦合Hopkinson壓桿試驗系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前Hopkinson壓桿主要用于常溫和較低溫度下對試樣力學性能的測量，而在實際應(yīng)用中，尤其是航空航天領(lǐng)域，材料的的力學性能以及破壞過程一般都是處于超高溫狀態(tài)下，因此，認識材料在超高溫條件下的力學響應(yīng)特征就成為相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點。要進行高溫試驗，一種方法是將整個試驗系統(tǒng)置于高溫環(huán)境，另一種方法就是局部加熱。在Hopkinson壓桿試驗中，要對整個試驗系統(tǒng)進行加熱不僅非常困難，而且也是不合適的，所以必須對試樣進行局部加熱。一般有兩種試驗方案，一種方案是將試樣與一部分壓桿同時進行加熱，但由于入射桿和透射桿都是熱的良導(dǎo)體，這樣在入射桿和透射桿上形成溫度梯度，會對實驗結(jié)果造成影響；另一種方案是將試樣與入射桿和透射桿分離，將試樣加熱到預(yù)定溫度，再使加載桿與試樣接觸后立即加載。現(xiàn)有的同步組裝方式主要有滑塊導(dǎo)軌定位試樣式（CN103674738B）和高壓氣體驅(qū)動壓桿式（CN 106248496 A和CN 188851A）。滑塊定位式通過將試樣加熱到指定問題后，沿滑塊將試樣釋放到預(yù)設(shè)位置，并通過高壓氣泵將入射桿和透射桿推到與試樣接觸，這種方式冷接觸時間相對長，主要針對熱傳導(dǎo)率低的材料，如巖石、混凝土等。高壓氣體驅(qū)動壓桿式，可以實現(xiàn)較短的冷接觸時間，但是穩(wěn)定性相對差，并且驅(qū)動裝置驅(qū)動壓桿的速度與氣體壓力是非線性的，不利于系統(tǒng)的調(diào)試和參數(shù)的設(shè)置；另外，壓桿與試樣接觸時為撞擊方式，反彈現(xiàn)象明顯。

實用新型內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實用新型于提出一種基于數(shù)控驅(qū)動的高低溫同步耦合Hopkinson壓桿試驗系統(tǒng)，用以解決Hopkinson壓桿實驗中，同步組裝入射桿、試樣和透射桿，以實現(xiàn)試樣與桿在極短的冷接觸時間內(nèi)沖擊加載即可完成，具體技術(shù)方案如下：

一種基于數(shù)控驅(qū)動的高低溫同步耦合Hopkinson壓桿試驗系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括高壓氣室、炮管、入射桿、應(yīng)變片、入射桿驅(qū)動控制系統(tǒng)、溫控爐、透射桿驅(qū)動控制系統(tǒng)、透射桿、吸能裝置、總控制箱以及應(yīng)變采集模塊，所述高壓氣室通過一電磁閥連接所述炮管，所述炮管、所述入射桿、溫控爐、透射桿以及所述吸能裝置按指定方向依次同軸排列并分離設(shè)置，且所述入射桿和透射桿在各自表面同一截面上對稱貼設(shè)有一對所述應(yīng)變片；所述應(yīng)變采集模塊通過導(dǎo)線與所述應(yīng)變片連接，用于將所述入射桿和透射桿上的應(yīng)變信號轉(zhuǎn)換為電信號并采集存儲；所述入射桿驅(qū)動控制系統(tǒng)裝設(shè)在所述入射桿旁，所述透射桿驅(qū)動控制系統(tǒng)裝設(shè)在所述透射桿旁，所述總控制箱通過導(dǎo)線分別連接所述電磁閥、入射桿驅(qū)動控制系統(tǒng)和透射桿驅(qū)動控制系統(tǒng)；其中，所述炮管內(nèi)部還裝設(shè)有子彈；所述溫控爐中預(yù)定位置處還放置有一試樣，所述試樣與入射桿和透射桿同軸設(shè)置；

所述總控制箱用于設(shè)定所述入射桿驅(qū)動控制系統(tǒng)、透射桿驅(qū)動控制系統(tǒng)和所述電磁閥的工作參數(shù)，所述入射桿驅(qū)動控制系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)所述入射桿與所述試樣之間的位置關(guān)系，所述透射桿驅(qū)動控制系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)所述透射桿與所述試樣之間的位置關(guān)系，所述電磁閥用于控制所述高壓氣室開啟和關(guān)閉。

進一步的，所述入射桿驅(qū)動控制系統(tǒng)包括第一步進電機和一與所述第一步進電機連接的第一圓盤組，且所述第一圓盤組貼合所述入射桿設(shè)置，所述第一步進電機連接所述總控制箱，所述第一圓盤組用于加緊和釋放所述入射桿設(shè)置，所述總控制箱用于控制所述第一步進電機啟動和閉合。