[實用新型]用于SHPB圓盤試件的防護與定位加載裝置

有效

• 申請號: 202023134294.7
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN213903169U
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 張盛;喻炳鑫;王國營;王錚;王峰;趙龍剛;唐開敏;王千紅
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01N3/30
• 分類號: G01N3/30;G01N3/02
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

用于SHPB圓盤試件的防護與定位加載裝置，包括基座、調高支架、碎塊收納箱和透明防護罩，基座固定于SHPB設備底座的導軌上，碎塊收納箱底部固定在基座上，碎塊收納箱頂部敞口，透明防護罩底部敞口，透明防護罩底部設置在碎塊收納箱頂部形成全封閉式可視化防護結構，調高支架下端固定在基座中心，調高支架上部向上穿過碎塊收納箱的箱底伸入到全封閉式可視化防護結構內部。本實用新型配合SHPB設備使用，能夠對不同尺寸圓盤試件精準定位，減少試驗誤差，防止試件碎塊崩射且便于對試件進行觀察，很大程度上提高SHPB沖擊試驗的準確性和安全性，對于降低脆性材料SHPB沖擊試驗的危險性，減少試驗誤差具有重要意義。

技術領域

本實用新型屬于沖擊動力學試驗技術領域，具體涉及一種用于SHPB圓盤試件的防護與定位加載裝置。

背景技術

隨著地下開采、爆破施工、防爆防震工程的發展，巖體的動態破壞特性研究越來越受到關注，要理解巖體的動態破壞機理，首先要通過分離式霍普金森壓桿（SplitHopkinson Pressure Bar, SHPB）設備，簡稱SHPB來測定巖石動態破壞力學參數，目前SHPB試驗已經廣泛應用于巖石材料動態性能參數的研究。巖體的抗拉強度遠低于其抗壓強度和抗剪強度，所以巖石的動態抗拉強度測試尤為重要。國際巖石力學學會推薦了巴西圓盤試件用來測試巖石的動態抗拉強度，有研究表明巖石的動態力學參數試驗值具有尺寸效應，而不同尺寸圓盤試件的SHPB對比試驗會存在諸多問題導致試驗誤差。在SHPB沖擊壓縮試驗中，通常利用壓桿與試件間的摩擦力來將試件夾在入射桿和透射桿之間，或者用黃油等粘性材料來固定試件。但是應用圓盤試件的動態劈裂試驗中，試件與壓桿的接觸面很小，實現壓桿中心軸線與圓盤加載直徑方向重合的加載比較困難。采用肉眼實現中心對齊，會造成很大的試驗誤差。當試件尺寸較大時，無論是摩擦力還是粘結力都不足以將試件固定在入射桿和透射桿之間。若試驗中試件與壓桿軸線不重合，或者加載過程中試件發生滑動，對試驗結果造成的影響時無法估量的。此外，巖石試件屬于脆性材料，沖擊速度較大時，試件破壞時碎塊崩射劇烈，試驗操作人員有受傷的風險，如果采用高速攝像機監測試件破壞過程設備也容易受到損壞。

實用新型內容

本實用新型為了解決現有技術中的不足之處，提供用于SHPB圓盤試件的防護與定位加載裝置，其能夠靈活調節試件支撐高度，確保不同尺寸圓盤試件與壓桿精準對中，在試驗過程中實現全封閉式可視化防護操作。

為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案：用于SHPB圓盤試件的防護與定位加載裝置，包括基座、調高支架、碎塊收納箱和透明防護罩，基座固定于SHPB設備底座的導軌上，碎塊收納箱底部固定在基座上，碎塊收納箱頂部敞口，透明防護罩底部敞口，透明防護罩底部設置在碎塊收納箱頂部形成全封閉式可視化防護結構，調高支架下端固定在基座中心，調高支架上部向上穿過碎塊收納箱的箱底伸入到全封閉式可視化防護結構內部。

基座為底部敞口、左右通透的槽型板結構，基座左側邊和右側邊的中間位置分別設有U形口，兩個U形口均穿入連接螺栓與SHPB設備底座的導軌連接，基座的四角處分別螺紋連接一個調平螺絲，基座上表面前后間隔設有兩塊支承板，兩塊支承板均沿左右方向垂直設置，兩塊支承板下側邊固定連接在基座上表面；碎塊收納箱底部與兩塊支承板上側邊固定連接。

調高支架包括豎向槽鋼導軌、升降支板、墊臺、粗調升降驅動機構和細調升降驅動機構，豎向槽鋼導軌設有兩根，兩根豎向槽鋼導軌下端固定連接在基座上表面，兩根豎向槽鋼導軌左右間隔布置且敞口側相對設置，升降支板豎向插設在兩根豎向槽鋼導軌的凹槽內，墊臺水平設置在升降支板上側邊；升降支板前側面或后側面在兩根豎向槽鋼導軌之間沿豎向設有一組粗齒槽和一組細齒槽，豎向槽鋼導軌的前側或側部螺紋連接有鎖定螺絲，鎖定螺絲內端與升降支板壓接配合。

粗調升降驅動機構包括粗驅動軸、大齒輪和粗調旋鈕，粗驅動軸沿前后方向水平設置，粗驅動軸前后兩端分別轉動連接在前側和后側的支承板上，大齒輪安裝在粗驅動軸上并與粗齒槽嚙合，粗調旋鈕安裝在粗驅動軸前端部。