[發明專利]一種可實現不同頻率沖擊波的霍普金森試驗裝置

在審

• 申請號: 202210682362.8
• 申請日: 2022-06-16
• 公開（公告）號: CN115184187A
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 石曉閃;崔春陽;李云鵬;鄭偉鈺;李海濤;李向上;王美美;齊慶新
• 申請（專利權）人: 煤炭科學研究總院有限公司
• 主分類號: G01N3/30
• 分類號: G01N3/30;G01N3/06;G01N3/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅嵐

本申請提出一種可實現不同頻率沖擊波的霍普金森試驗裝置，包括支撐基座、入射桿、透射桿、實驗樣品，支撐基座上設置有滑軌，滑軌的兩端分別設置有移動框架，兩個移動框架上分別設置有發射系統和吸能系統；入射桿和透射桿的下方均設置有多個支撐架，以通過多個支撐架分別對入射桿和透射桿進行支撐，入射桿和透射桿分別由多個入射短桿和多個透射短桿連接而成，實驗樣品設置在入射桿和透射桿之間；支撐架包括設置在滑軌上的移動框架和設置在移動框架上的弧形框架，入射桿和透射桿放置在弧形框架上，在不改變試驗測試系統整體框架的基礎上，通過改變入射桿和/或透射桿的長度，可方便激發出不同頻率沖擊波，保證試驗測試精度。

技術領域

本申請涉及樣品動態破裂實驗技術領域，尤其涉及一種可實現不同頻率沖擊波的霍普金森試驗裝置。

背景技術

深部地質工程活動中，局部圍巖體在各種動力載荷作用下，發生破裂、錯動、粘滑，伴隨釋放出高應變率應力波，進而誘發嚴重的動力災害。因此，很有必要開展圍巖體動態斷裂力學行為研究。目前廣泛采用的霍普金森沖擊壓桿設備可以產生與深部圍巖體破裂過程中釋放的能量及頻率特征相似的應力波，設計上符合動力學理論，激發的入射波波形規則，且在整個試驗過程中符合一維波傳播的假定，在樣品受到沖擊波作用后，樣品兩端的入射桿和透射桿隨即分離，避免余波因循環震蕩等慣性效應對試樣產生二次破壞，保證了試驗結果的精確性。現有的絕大多數霍普金森壓桿裝置的入射桿、透射桿及吸能桿的長度固定，產生的應力波頻率范圍較小，應變率的范圍也有局限，僅適用于研究高應變率或激發高頻(3MHz-30MHz)、極高頻(30MHz-300MHz)應力波。有極少數通過研制超長霍普金森試驗裝置，增加應力波的傳播距離，從而降低波的頻率，激發中低頻應力波(30KHz-1000KHz)，以便實現低應變率沖擊實驗。目前尚缺乏一套可以實現由低頻向高頻應力波大跨度的霍普金森沖擊裝置，同時兼容常規霍普金森試驗裝置和超長霍普金森試驗裝置。然而，在實際的深部工程活動中，不同工況對應的沖擊波能量范圍不同，應變率也有巨大差異，且激發應力波的震源所在位置頻率極高，隨著向遠距離方向傳播，頻率逐漸降低，攜帶的能量也逐漸減小，當到達礦井開挖面或頂板處時，應力波頻率與震源處的相差多個數量級。因此，為研究不同頻率應力波作用下深部圍巖體的破裂行為，需研制可同時實現不同頻率應力波的霍普金森試驗裝置。

發明內容

本申請旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本申請的目的在于提出一種可實現不同頻率沖擊波的霍普金森試驗裝置，在不改變試驗測試系統整體框架的基礎上，通過改變入射桿和/或透射桿的長度，可方便激發出不同頻率沖擊波，且能滿足入射桿、透射桿的對中操作，保證試驗測試精度。

為達到上述目的，本申請提出的一種可實現不同頻率沖擊波的霍普金森試驗裝置，包括：

支撐基座，所述支撐基座上設置有滑軌，所述滑軌的兩端分別設置有移動框架，兩個所述移動框架上分別設置有發射系統和吸能系統；

入射桿，所述入射桿的下方均設置有多個支撐架，以通過多個所述支撐架分別對所述入射桿進行支撐，所述入射桿由多個入射短桿連接而成；

透射桿，所述透射桿的下方均設置有多個支撐架，以通過多個所述支撐架對所述透射桿進行支撐，所述透射桿由多個透射短桿連接而成；

實驗樣品，所述實驗樣品設置在所述入射桿和所述透射桿之間；

所述支撐架包括設置在所述滑軌上的移動框架和設置在所述移動框架上的弧形框架，所述入射桿和所述透射桿放置在所述弧形框架上。

進一步地，還包括多個對中架，多個所述對中架分別設置在所述入射桿和所述透射桿處；

所述對中架包括設置在所述滑軌上的移動框架，所述移動框架上設置有對中框架，所述對中框架的周側等角度設置有三個螺母，三個所述螺母圍成的圓形的圓心與所述弧形框架的弧形中心在同一中心水平軸線上；