[实用新型]一种霍普金森压杆主动围压实验的围压缸装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及材料动态力学性能的冲击加载实验装置，尤其是一种霍普金森压杆主动围压实验的围压缸装置。

背景技术

目前，随地下工程、抗震结构以及防护工程对混凝土材料在复杂应力状态下高应变率动态力学性能的迫切需要，急需研究一种能实现复杂应力状态下冲击加载实验装置。霍普金森压杆(SHPB)是目前国际上应用最为广泛的材料高应变力学性能实验装置，但其只能实现一维应力状态的冲击加载。

一般用于SHPB实验的主动围压装置由围压缸、橡胶密封套和液压油(也可以是水或压缩空气)等组成，其中围压缸为一密封的容器，内部充有高压油用于对试件施加围压；橡胶密封套长度大于试件，其两端分别套在SHPB的入射杆和透射杆上，试件装配在入射杆和透射杆之间，从而起到防止液压油渗入试件与SHPB接触面的作用。试件装配完毕后连同入射杆和透射杆推入围压缸内，封闭液压缸，然后泵入高压油至实验所需围压。至此实验前准备完毕，再利用SHPB对试件进行轴向冲击加载。由于橡胶密封套刚度小，试件装入围压缸以及随后的充入液压油的过程中试件会偏离预设位置，这一方面会引起较大的实验误差，另方面，试件与杆的偏向会在高液压的作用下对橡胶密封套产生剪切力，特别对大直径SHPB而言，这种剪切力会破坏橡胶密封套，液压油会通过剪切断口流出液压缸导致实验失败。鉴于上述的诸多原因，需要改进霍普金森杆主动围压加载实验的围压缸装置。

实用新型内容

本实用新型为了解决冲击加载实验过程中试件会偏离预设位置，以及对橡胶密封套产生剪切力破坏橡胶密封套，导致实验失败，通过合理的设计，提供一种霍普金森压杆主动围压实验的围压缸装置，使其能够对试件位置进行调节和固定，保证前试件能与入射杆和透射杆严格同轴完成冲击加载实验，得到准确的实验数据。同时，便于试件传感器信号线引出围压缸。

本实用新型为了实现上述的发明目的，采用如下的技术方案：一种霍普金森压杆主动围压实验的围压缸装置，是由围压缸缸体、入射杆、透射杆、试件调节定位螺杆、试件定位支撑套、耐油橡胶套、耐油橡胶套台阶、表管及排气孔、高压油管件、传感器座构成；围压缸缸体上方预留孔，孔中设置表管及排气孔，围压缸缸体下方设置支座，围压缸缸体对应支座的中部预留孔，孔中设置高压油管件；围压缸缸体的两端分别设置缸盖，两端的缸盖中部预留同心的轴孔，孔中分别设置入射杆与透射杆，入射杆与透射杆之间同轴设置试验件，入射杆与透射杆和试验件的外周设置耐油橡胶套，耐油橡胶套两端对应缸盖；耐油橡胶套两端外侧设置凸台，耐油橡胶套外侧的凸台之间设置试件定位支撑套；耐油橡胶套内中部设置耐油橡胶套台阶，耐油橡胶套台阶中放置试验件；围压缸缸体的缸壁对应缸体轴心预留至少两组孔，每组至少三个孔，孔中设置试件调节定位螺杆，试件调节定位螺杆的端部对应试件定位支撑套；缸盖的盖壁一侧预留孔，孔中设置传感器座。

有益效果：合理设计，准确调整和固定试件，确保试件的冲击加载实验数据，延长设备的使用寿命。

本实用新型的霍普金森压杆主动围压的围压缸装置，是对已有的围压缸装置进行改进，使其可以精确方便的调节和固定试件位置，减少实验误差，提高实验成功率。本装置也便于试件传感器引线引出围压缸外部以进行测量。装置操作方便，密封简单，目前可加压到40MPa，可用于高围压下材料的动态力学性能实验研究。

本实用新型所介绍的霍普金森压杆主动围压实验的围压缸装置主要包括：围压缸体、试件调节定位螺杆、试件定位支撑套、耐油橡胶套、表管及排气孔和高压油管接入口等部件。

主围压缸体由左右两端盖与缸筒三部分组成，端盖与缸筒间通过螺栓连接，以便于端盖的拆卸和试件定位支撑套的安装与调节。主围压缸体采用42CrMo优质碳素合金钢，也可以采用其他高强合金钢。缸筒上对称布置个试件调节定位螺杆，通过缸筒外部调节螺杆可以精确调节试件定位支撑套和耐油橡胶套的位置。

试件定位支撑套：材料为Q235钢。试件定位支撑套的轴向长度与围压缸体的内轴向长度相等，两端带有凸起台阶，支撑套壁上均布开有多个螺孔。

耐油橡胶套的材料为丁腈耐油橡胶。耐油橡胶套的外径与试件定位支撑套的内径相等，内径比入射杆和透射杆直径大约2mm，中间部分有一个凸起台阶，其内径比试件直径相同以固定试件。耐油橡胶套两端部也带有凸起台阶，装配主围压缸体的端盖时，利用端盖与试件定位支撑套之间的挤压力形成密封。围压缸内液压通过试件定位支撑套的开孔施加到耐油橡胶套的外壁上，对试件产生均布的径向压力(围压)。