[發(fā)明專利]一種基于電磁線圈加速的霍普金森桿拉壓系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2023-03-24
• 公開（公告）號: CN116296750A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程軍勝;叢源濤;熊玲;王秋良
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電工研究所
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/30
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 萬慧華

本發(fā)明公開一種基于電磁線圈加速的霍普金森桿拉壓系統(tǒng)，所述拉壓系統(tǒng)包括：電磁線圈繞組、電樞和霍普金森桿；所述電樞套設(shè)在霍普金森桿中入射桿的外部；所述電磁線圈繞組設(shè)置在所述電樞的外部；所述電磁線圈繞組通電時，驅(qū)動所述電樞撞擊所述入射桿的遠離待測試樣的一端，進行霍普金森拉桿試驗，或驅(qū)動所述電樞撞擊所述入射桿的靠近待測試樣的一端，進行霍普金森壓桿試驗。本發(fā)明采用電磁線圈繞組驅(qū)動電樞加速撞擊入射桿，實現(xiàn)應(yīng)力波的加載，相較于壓縮氣體的方式，電樞出口撞擊速度更快，而且只需控制電磁線圈繞組內(nèi)電流的大小即能實現(xiàn)入射桿速度的精確控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料動態(tài)力學(xué)性能測試技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于電磁線圈加速的霍普金森桿拉壓系統(tǒng)。

背景技術(shù)

實際工程應(yīng)用中，材料在準靜態(tài)和高速沖擊下的力學(xué)性能存在較大差異，材料在不同應(yīng)變率下的力學(xué)行為也往往不同，為了滿足材料性能的設(shè)計和優(yōu)化要求，準確有效地對高應(yīng)變率下的材料動態(tài)力學(xué)性能進行測試十分必要。

目前，分離式霍普金森桿技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于材料的動態(tài)力學(xué)性能測試，但該技術(shù)廣泛應(yīng)用壓縮氣體加速短桿，撞擊入射桿以產(chǎn)生入射波。此方法的不足之處在于：出口速度低應(yīng)變速率低、入射桿速度與氣壓關(guān)系不準確，入射桿速度精度不高，試樣應(yīng)變率無法精確控制，且入射桿速度不易根據(jù)需要進行調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于電磁線圈加速的霍普金森桿拉壓系統(tǒng)，以提供一種出口速度高且能實現(xiàn)入射桿速度精確控制的霍普金森桿拉壓系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明提供一種基于電磁線圈加速的霍普金森桿拉壓系統(tǒng)，所述拉壓系統(tǒng)包括：電磁線圈繞組、電樞和霍普金森桿；

所述電樞套設(shè)在霍普金森桿中入射桿的外部；

所述電磁線圈繞組設(shè)置在所述電樞的外部；

所述電磁線圈繞組通電時，驅(qū)動所述電樞撞擊所述入射桿的遠離待測試樣的一端，進行霍普金森拉桿試驗，或驅(qū)動所述電樞撞擊所述入射桿的靠近待測試樣的一端，進行霍普金森壓桿試驗。

可選的，所述霍普金森桿包括：入射桿、透射桿、緩沖器、入射應(yīng)變片和透射應(yīng)變片；

所述入射桿和所述透射桿同軸設(shè)置，待測試樣同軸連接在所述入射桿和所述透射桿之間；

所述緩沖器設(shè)置在所述透射桿遠離所述待測試樣的一端；

所述入射應(yīng)變片設(shè)置在所述入射桿內(nèi)，所述透射應(yīng)變片設(shè)置在所述透射桿內(nèi)。

可選的，在進行霍普金森拉桿試驗時，所述待測試樣通過連接結(jié)構(gòu)與所述入射桿和所述透射桿同軸連接；所述連接結(jié)構(gòu)為螺紋或卡扣；

在進行霍普金森壓桿試驗時，所述待測試樣的兩側(cè)面分別與所述入射桿的端面和所述透射桿的端面貼合，貼合面與所述入射桿、所述透射桿和所述待測樣片所在的軸線垂直。

可選的，所述入射桿包括：拉伸擋板、壓縮擋板、金屬桿、電磁防護套筒和減振套筒；

所述拉伸擋板設(shè)置在所述金屬桿遠離所述待測試樣的一端，所述壓縮擋板設(shè)置在所述金屬桿靠近所述待測試樣的一端；

所述電磁防護套筒套設(shè)在所述金屬桿的外部，所述減振套筒設(shè)置在所述電磁防護套筒的外部。

可選的，所述電磁防護套筒采用螺旋45度交叉的方式織構(gòu)而成。

可選的，所述入射桿還包括套設(shè)在所述金屬桿上的第一限位彈簧和第二限位彈簧；

所述第一限位彈簧位于所述拉伸擋板和所述電磁防護套筒的一端之間，所述第二限位彈簧位于所述壓縮擋板和所述電磁防護套筒的另一端之間。

可選的，所述拉壓系統(tǒng)還包括脈沖電源模塊；