[实用新型]快速加热式准静态高温霍普金森压杆实验装置

说明书

本实用新型涉及一种快速加热式准静态高温霍普金森压杆实验装置。

现有分离式霍普金森(Hopkinson)压杆实验，被认为是研究材料动态力学性能的一种有效方法。SHPB的高温实验法案大体分为二种类型：一种是将试样和部分导波杆放入温度箱中同时进行加热，名称为“SHPB装置应用于测量高温动态力学性能的研究”的文章(夏开文等，实验力学，1998，Vol.13，第3期，PP.307‑313)采用恒温加热炉，应用一维应力波传播理论和传热原理，修正温度梯度场对波形测量的影响，其缺陷在于实验数据处理系统比较复杂；另一种是先单独对试样加热，实验前快速将试样安装在系统中，名称为“SHPB系统高温实验自动组装技术”的文章(张方举等，实验力学，2005，Vol.20，第2期，PP.281‑284)和名称为“用于高温霍普金森压杆实验的双向双气路自动组装装置”的发明专利(专利号：ZL200610021096.5)，描述了该装置能够保证组装的稳定性等，其缺陷在于实现系统的准静态对接与同步，对实验装置有很高的精度要求；另外，发明专利(专利号：ZL201010230523.7)和实用新型专利(专利号：ZL201020263456.4)公开了一种带有气氛保护装置的高温霍普金森压杆实验系统，能进行常规空气中的高温动态实验，并且能提供保护气氛，其缺陷在于实验系统比较复杂，而且试样为单独加热或试样与部分导波杆一起加热，都不可避免会有局部杆的升温，从而在冲击作用下发生塑性变形，对应力波的传递产生较大的影响。

针对上述情况，本实用新型的目的在于提供一种快速加热式准静态高温霍普金森压杆实验装置，它既能完成试样快速安装、快速加热，又能完成试样加热和冲击在同一位置进行，而无需使用机械装置移动压杆或加热炉；还能完成系统的准静态对接与同步，而且系统控制和数据处理快捷、精准，其结构简单、紧凑，操作容易，工作效率高，资本投入少，经济实惠，便于普及推广。

为了实现上述目的，一种快速加热式准静态高温霍普金森压杆实验装置，它包括在屏蔽罩外设支承座，屏蔽罩内设高频感应加热器，该高频感应加热器中心设陶瓷套管，陶瓷套管的中央装置试样，试样两端分别与两陶瓷短杆的内端相连，两陶瓷短杆的外端分别与入射杆和透射杆的一端相连，入射杆的另一端连接空气炮筒及子弹，透射杆的另一端连接吸收杆及阻尼器，应变片分别贴于入射杆和透射杆上，应变片测得的应力波信号经电桥平衡后送至信号放大器后传送给计算机进行数据处理，计算机经温控器控制高频感应加热器和试样升温，红外监测仪则经测温孔测得试样温度后反馈至温控器，计算机还与气泵电连接。

为了提高本实用新型的综合性能，实现结构、效果优化，其进一步的措施是：陶瓷短杆为柱状，其外径与入射杆和透射杆的外径相同；陶瓷短杆为管状，其外径与入射杆和透射杆的外径相同；屏蔽罩为圆筒形且经上下开合的罩耳处启闭，并用螺母固定；螺母为蝶形手动拧紧螺母；高频感应加热器与屏蔽罩之间设数个隔离支柱；隔离支柱为三排三列至少9个；隔离支柱为陶瓷材料制作。

本实用新型采用将试样装置在屏蔽罩内高频感应加热器中心的陶瓷套管中央，再于试样两端分别与两陶瓷短杆的内端相连，两陶瓷短杆的外端分别与入射杆和透射杆的一端相连，应变片分别从入射杆和透射杆上测得其应力波信号并经平衡电桥送至信号放大器后传送给计算机进行数据处理，再由计算机经温控器控制高频感应加热器和试样升温，另一红外监测仪则经测温孔测得试样温度后反馈至温控器，计算机还与气泵电连接的技术方案，它克服了现有分离式霍普金森压杆实验装置存在的结构复杂、操作烦杂，工作效率低，且需使用机械装置移动压杆或加热炉，系统的准静态对接与同步精度难达要求，数据处理复杂，严重影响了霍普金森压杆实验的质量等缺陷。

本实用新型采用将试样装置在屏蔽罩内高频感应加热器中心的陶瓷套管中央，再于试样两端分别与两陶瓷短杆的内端相连，两陶瓷短杆的外端分别与入射杆和透射杆的一端相连，应变片分别从入射杆和透射杆上测得其应力波信号并经平衡电桥送至信号放大器后传送给计算机进行数据处理，再由计算机经温控器控制高频感应加热器和试样升温，另一红外监测仪则经测温孔测得试样温度后反馈至温控器，计算机还与气泵电连接的技术方案，它克服了现有分离式霍普金森压杆实验装置存在的结构复杂、操作烦杂，工作效率低，且需使用机械装置移动压杆或加热炉，系统的准静态对接与同步精度难达要求，数据处理复杂，严重影响了霍普金森压杆实验的质量等缺陷。

本实用新型相比现有技术所产生的有益效果：