[發明專利]一種霍普金森壓桿裝置

在審

• 申請號: 202010068839.4
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111157375A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 羅勝年;徐明舉;戴博;趙錦紅
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N3/307
• 分類號: G01N3/307;G01N3/02;G01N23/046;G01N23/20058;G01N23/203;G01N23/2251
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德

本發明涉及應變試驗裝置，特別涉及一種霍普金森壓桿裝置，包括用于與發射子彈的發射裝置的子彈出口對應的入射桿、與入射桿對應并沿同一直線方向延伸的透射桿，其特征在于，一種霍普金森壓桿裝置還包括：限位環，限位環設置于入射桿與透射桿之間；試驗箱，限位環、入射桿與限位環對應的一端、透射桿與限位環對應的一端均內置于該試驗箱中；限位環通過可拆卸式的連接支撐于試驗箱內壁。由于限位環多了支撐，樣品和限位環不容易滑脫，入射桿在試驗箱內撞擊試樣，試樣變形到限位環高度時停止變形，由于限位環模量和桿的模量相同，不容易產生變形，在入射桿的推動下向后移動，從而保護試樣。

技術領域

本發明涉及限定應變試驗裝置，特別涉及一種霍普金森壓桿裝置。

背景技術

實驗是研究材料力學性能關系的重要手段。傳統的加載方式通常可以實現1s^-1以下準靜態加載，但是在各類工程技術、軍事技術和科學研究中，人們通常遇到各種沖擊爆炸問題，對于此類動態沖擊問題，應變率高達10²-10⁴s^-1，力學響應與準靜態載荷加載下截然不同。應變率在(10²-10⁴s^-1)正是一般工程問題最為關注的范圍，霍普金森桿實驗裝置簡單，操作方便，加載波形易于控制，通過分離式霍普金森桿實驗裝置可以對材料進行動態壓縮試驗，并因此得到應用和發展。材料力學方面的深入研究對其普遍應用造成關鍵影響，通常在低應變率的情況下，通過限定應變加載，連續記錄壓縮，拉伸等不同加載條件下變形，與SEM，XRD等表征手段結合實時記錄材料屈服、頸縮、孔洞形核以及裂紋擴張等形貌數據。但是在高應變率的情況下，想要對試樣的應變進行嚴格控制十分困難，現有的限位環技術，雖然組裝簡單，但是限位環的壁太薄，容易發生變形，壁太厚則容易在入射桿加載之前容易掉落，限定應變加載顯得困難。其次，沖擊加載時，試樣和限位環容易飛濺，安全性較低，無論是對科研設備還是科研人員都是一種潛在的危險。最后，沖擊加載后，沒有考慮試樣在受到初次加載后，飛濺的過程中帶來二次沖擊，影響試驗的準確度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種霍普金森壓桿裝置。

為了實現上述目的，本申請采用的技術方案是一種霍普金森壓桿裝置，包括入射桿、與入射桿對應并沿同一直線方向延伸的透射桿，其特征在于，上述一種霍普金森壓桿裝置還包括：

限位環，上述限位環設置于入射桿與透射桿之間，該限位環與入射桿、透射桿均留有間隙，該限位環用于支撐試樣；

試驗箱，上述限位環、入射桿與限位環對應的一端、透射桿與限位環對應的一端均內置于該試驗箱中；

上述限位環通過可拆卸式的連接支撐于試驗箱內壁，上述限位環內徑為入射桿或透射桿直徑的65-75％，上述限位環外徑≥入射桿或透射桿直徑；上述限位環、入射桿和透射桿的模量相同。

材料的力學響應與加載應變率有重要的聯系，低應變率和高應變率加載下，材料的變形損傷模式截然不同，中高應變率(10²-10⁴s^-1)正是一般工程最為關注的問題，通過霍普金森壓桿實驗裝置可以對材料進行中高應變率加載。

實時觀察試樣的加載過程是深入研究材料的變形機理的一種常用方式，準靜態加載下，可以通過限定不同應變加載，連續記錄拉伸，壓縮，彎曲等不同加載條件下的變形情況，與SEM、XRD相結合，觀察材料的表面形貌變化和晶粒的取向，微觀組織的變化過程。但是在動態沖擊條件下，限定試樣的應變加載顯得困難。通過設置對限位環設置支撐、設置回收試樣和限位環的試驗箱，解決了限位環容易滑脫和飛濺的問題。