[發明專利]一種分離式霍普金森壓桿用低溫環境箱

有效

• 申請號: 202110685285.7
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113484159B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 安瑞;王揚衛;付強;程煥武;封文元
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/02;G01N3/04
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 張潔

本發明涉及一種分離式霍普金森壓桿用低溫環境箱，屬于材料動態力學性能測試技術領域。低溫環境箱包括箱體、樣品傳送裝置、樣品夾具、制冷系統連接管路和溫控器；箱體內分為前室和后室兩個空間；樣品傳送裝置設置在箱體的前室內且位于樣品安裝窗口的下方，樣品傳送裝置具有容納一個以上自下而上依次排布的樣品夾具傳送通道，依次將位于下方的樣品夾具經樣品安裝窗口垂直傳送至與波導桿導向孔同軸的位置處進行SHPB測試；溫控器安裝在箱體的后室內；制冷系統連接管路的一端與外部制冷系統連接，另一端經箱體的后室通入前室。低溫環境箱配合分離式霍普金森壓桿使用，解決了更換樣品造成的溫度損失問題，極大的節約了測試時間。

技術領域

本發明涉及一種分離式霍普金森壓桿用低溫環境箱，屬于材料動態力學性能測試技術領域。

背景技術

分離式霍普金森壓桿(SHPB)是目前材料動態力學性能測試的主要裝置之一，可實現材料在中高應變率條件下(10²s^-1～10⁴s^-1)力學性能參數的獲取。隨著科技的進步，工程材料往往需要在低溫狀態、高應變速率等極端環境服役，因此材料在低溫條件下的動態力學性能成為眾多科技工作者關注的對象。

現階段低溫動態試驗方案主要有2個方向：一是將測試樣品預先放置于低溫環境箱內冷卻保溫，實驗時將樣品取出，在短時間內完成樣品安裝和測試加載。此方法對設備要求較低，但受環境溫度及實驗員操作熟練程度影響，樣品溫度損失較為嚴重，實驗精度較差。二是在加載位置布置冷卻裝置，實現測試試樣的原位降溫，以保證測試精度，為現階段主流實驗方法，如中國專利申請201810833204.1公開的用于實時低溫分離式霍普金森壓桿試驗的溫度補償裝置。通常情況下，為得到一組有效數據，需在相同條件下重復實驗3～5次，而低溫實驗降溫、均溫時間較長，原位冷卻裝置在不開門及重新裝樣條件下，只能實現單個試樣的降溫與測試；同時，更換試樣時環境箱箱門大開，會造成環境箱溫度的劇烈波動，重新達到實驗溫度使能耗增加，造成實驗效率低下。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種分離式霍普金森壓桿用低溫環境箱。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種分離式霍普金森壓桿用低溫環境箱，包括箱體、樣品傳送裝置、樣品夾具、制冷系統連接管路和溫控器；

箱體的頂部設有樣品安裝窗口，箱體的側面對稱設有第一波導桿導向孔，第一波導桿導向孔的孔徑大于分離式霍普金森壓桿的波導桿直徑，箱體內分為前室和后室兩個空間，前室設有箱門，箱門的下端開有樣品取出窗口；

樣品傳送裝置設置在箱體的前室內且位于樣品安裝窗口的下方，樣品傳送裝置具有容納一個以上自下而上依次排布的樣品夾具的傳送通道；樣品傳送裝置依次將位于下方的樣品夾具經樣品安裝窗口垂直傳送至與波導桿導向孔同軸的位置處進行SHPB測試，測試結束后再將樣品夾具傳送至樣品取出窗口；

樣品夾具為圓管結構，內徑大于波導桿直徑，樣品夾具內設有環狀支撐結構，環狀支撐結構用于支撐試樣；

溫控器安裝在箱體的后室內，用于監測箱體內的溫度；制冷系統連接管路的一端與外部制冷系統連接，另一端經箱體的后室通入前室；

前室的剩余空間內填充有保溫材料。

使用時，將一個以上裝載試樣的樣品夾具依次經箱體上的樣品安裝窗口進入樣品傳送裝置中，多個樣品夾具在樣品傳送裝置內自上而下依次排布，開啟外部制冷系統對箱體的內部進行降溫，通過溫控器監測到達測試溫度后，樣品傳送裝置將最下方的樣品夾具傳送至第一與波導桿導向孔同軸的位置處，沿第一波導桿導向孔加載波導桿，進行SHPB測試，測試結果后，樣品傳送裝置將樣品夾具傳送樣品取出窗口，且樣品傳送裝置再次對最下方的樣品夾具進行傳送，依次完成對每個樣品夾具中試樣的測試。

進一步的，所述樣品傳送裝置包括試樣存儲裝置、裝樣控制裝置和加載退樣裝置；