[发明专利]高温条件下SHPB自动对杆冲击加载实验装置

说明书

 

技术领域

    本发明涉及材料高温动态力学性能研究领域，尤其是一种高温条件下SHPB自动对杆冲击加载实验装置。

背景技术

以霍普金森压杆（Split Hopkinson Pressure Bar，SHPB）装置为代表的实验装置是目前测量材料各种动态力学性能的主要装置，可以获得材料在高应变率下的各种动态力学参数。随着科学技术的不断发展，对于高温、高应变率条件（如火灾、爆炸、地震）下的材料动态力学性能指数的测量显得更加重要。由于混凝土、岩石的材料特性，测量其动态力学参数应使用大尺寸霍普金森压杆，目前高温分离式霍普金森压杆装置主要针对金属试件，霍普金森压杆尺寸普遍较小，因此不适用于混凝土、岩石等材料的高温动态力学性能测量。

名称为“大直径SHPB实验中的高温加载技术及其应用”的文章（范飞林，许金余，爆炸与冲击，2013，Vol.33,第一期，PP.55～60）中提供了针对高温混凝土的大尺寸霍普金森压杆的组装实验技术。当试件加热到既定温度时，采用人工推动压杆加紧试件，容易造成试件与入射杆、透射杆接触不紧密。人工推动压杆加紧试件同时触发子弹，容易对人造成伤害，不尽安全。整个过程采用人工方法，实验的随机因素较大。

中国发明专利“用于高温霍普金森压杆实验的双向气路自动组装装置”（申请号：200610021096.5，公开日：2007.1.3）公开一种利用机械装置对预加热完毕的试件进行同步组装的实验装置，包括入射杆、透射杆，分别设置在入射杆、透射杆上的推动支座，加热炉及气路，推动支座分别由气缸和活塞组成，气路为双向气路。

该组装装置为了防止试件离开热源而迅速降温，将加热炉直接设在试件的组装位置下方，导致试件加热不均匀，并且不适用于大尺寸试件的加热，加热效率低；另外，由于不同的气炮气压下弹丸飞行时间不同，不同推动气压下支座的动作时间也不同，所以该装置容易造成试件未与入射杆、透射杆接触完全，而整个撞击过程已经结束的实验过程不准、稳定性差的情况，甚至导致整个实验失败。

发明内容

本发明目的在于提供一种高温条件下SHPB自动对杆冲击加载实验装置，试件加热均匀、实验过程准确、稳定性好。

实现本发明目的的技术方案是：一种高温条件下SHPB自动对杆冲击加载实验装置，包括高压气罐、入射杆、透射杆、用于放置入射杆、透射杆及试件的底座和试件加热装置，所述试件加热装置与底座分离设置，加热装置与底座间设有导引试件从加热装置到底座的宽度可调的试件导轨，在底座上与试件导轨相对的试件的另一侧设有限定试件位置的试件挡杆，所述底座三维可调。

在所述底座试件固定位置的前后侧各设至少一探测试件就位的光电传感器，所述光电传感器通过延时继电器与控制高压气罐气路的电磁阀相连。

所述入射杆远离试件一端正对与之同轴的子弹，所述子弹设于子弹发射机构内。

所述入射杆和透射杆上均贴有应变片，所述应变片与数据采集处理系统相连。

还包括子弹出发接触式开关，其通过固态继电器与控制高压气罐气路的电磁阀相连，所述子弹出发接触式开关的动触点设在入射杆上、静触点设在透射杆上，入射杆与透射杆顶紧试件后，该动触点与静触点闭合。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1、试件加热均匀、加热效率高：试件加热装置与底座分离设置，使试件可以加热均匀，同时利用试件导轨确保试件离开加热源降温不大，采用微波炉加热更能够提高加热效率。

2、实验过程准确、稳定性好：试件由加热装置滚动至底座预定后，快速自动对杆，子弹准确触发，确保了材料高温下霍普金森压杆实验的稳定性及安全性。

附图说明

图1为本发明高温条件下SHPB自动对杆冲击加载实验装置的结构示意图。

图2为图1中试件附近部位放大图。

图3为实施例高温条件下混凝土试件霍普金森压杆撞击试验数据采集系统得到的波形图。

图4为实施例高温条件下混凝土试件霍普金森压杆撞击试验数据处理结果。

图中，1、高压气罐 2、电磁阀3、子弹发射机构    4、子弹5、薄垫片 6、应变片7、入射杆8、入射杆气缸9、张紧箍环  10、微波炉11、耐火砖底座    12、宽度可调试件导轨

13、子弹出发接触式开关14、三维可调底座15、透射杆   16、数据采集处理系统17、吸收杆18、活塞19、透射杆气缸                20、试件挡杆21、光电传感控制器   22、时间延时继电器23、固态继电器24、导轨滑槽25、耐火砖固定座。