[发明专利]激光辐照圆柱壳试验加载装置及实验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种试样加载装置及实验方法，属于宏观力学性能测试技术领域。

技术背景

圆柱壳结构激光辐照失效试验是一种测定该种材料结构在机械载荷及激光辐照联合作用破坏时间的试验，也是机械性能测试的一个重要方面，对于结构的抗激光设计具有参考价值，且对激光防护材料的研究和防护结构的设计有重要工程应用价值。目前常用的力学试验机能够实现加载的功用，但是对于预加载激光辐照试验而言无法进行载荷保持，且现有夹具及设备在进行圆柱壳试验时容易出现试件偏心受压、轴压施加不均匀等问题。本发明的技术背景如下：

第一、由于强激光从开始作用到结构失效经过的时间非常短，不利于常规试验机所施加的变化机械载荷进行实验研究，故只能采用预加载的方式进行试验

第二、常规力学试验机采用的是上压头竖直下压的方式施加载荷，若进行激光辐照破坏试验，圆柱壳试件底端平放在试验机无弹簧的固定平台上，施加一定载荷后进行激光辐照，由于无法进行载荷保持，只能出现烧蚀破坏，无法出现两者同时作用时坍塌破坏的现象

第三、常规试验机对圆柱壳进行加载时采用的是两端平压的方式，压头靠丝杠连接，且作用于平面上，在压缩过程中无法保证压头完全水平及压头作用点不变。此外，若对非均匀生物材料的试件进行加压时，压头容易倾斜，这使得轴压施加不均匀，从而影响试验结果。

第四、在以往试验中并没有一种明确的方法来调整试件的中心线与载荷施加轴线对齐，偏心受压影响试验结果。由于试件为铝合金圆柱壳结构，偏心受压会导致预加载后试件偏斜，造成试件在激光辐照过程中提早坍塌，对试验结果影响为明显。

发明内容

本发明的目的在于在激光辐照圆柱壳试验加载装置弹簧盖板下安装有弹簧，弹簧盖板在承受上压力或弹簧弹力作用下可沿弹簧盖板固定杆上下移动，保持试件在激光辐照过程中始终存在载荷作用，能够完整的进行圆柱壳在激光辐照及机械载荷作用下的坍塌破坏过程；采用压杆的球形压头穿过导向板上的中心通孔后伸到试样压板上与之相匹配的球形凹槽中并竖直下压的方式对圆柱壳进行加载，保证压头在加载过程中竖直下压，且始终作用于同一点上不发生移动，从而有效避免因压头倾斜而导致轴压施加不均匀；试样压板及弹簧盖板采用带有凸台的形式，且凸台直径与试件内径相同，凸台分别卡入试件上下两端，试件上下边界线与平面接触，保证试件在加载过程中中轴线与加载力作用线重合，不发生偏斜，保证受压均匀，从而避免了因试件偏心受压而导致试验结果产生偏差，提高了试验结果的准确性。

为了解决激光辐照试验中预加载试样载荷保持的问题及压缩圆柱壳试样时容易出现的偏心受压、轴压施加不均匀等问题，使试验结果更准确，减小试验偏差，本发明提出了激光辐照圆柱壳试验加载装置及其相关试验方法。

一种激光辐照圆柱壳试验的加载装置，该装置包括压杆、导向板、试样压板、弹簧盖板、弹簧、弹簧底板、弹簧中心拉杆、底座板；所述导向板上设有四个通孔a和一个通孔b，通孔b位于导向板的中心位置，且与压杆配合；所述底座板上设有四个螺纹孔、四个通孔a、一个通孔d，各螺纹孔分别通过螺纹配合与弹簧盖板固定杆固定，所述四个螺纹孔采用周向对称方式布置；所述各通孔a分别通过螺栓配合与导向板固定杆固定，且在同一部件上采用周向对称方式布置；所述弹簧盖板上设有四个通孔c和一个通孔d，各通孔c分别通过螺栓配合与弹簧盖板固定杆固定，所述四个通孔c采用周向对称方式布置；所述弹簧底板中心设有一个通孔d；所述弹簧中心拉杆一端与弹簧盖板上的通孔d相配合并用螺栓固定，另一端穿过弹簧中心、弹簧底板上的通孔d及底座板上的通孔d并用螺栓固定；所述弹簧底板平放于底座板上并保证中心一致，所述弹簧底端与弹簧底板相配合，顶端支撑弹簧盖板。

所述试样压板及弹簧盖板呈凸台型且凸台直径与圆柱壳试样内径相匹配，所述弹簧底板呈凸台型与弹簧相配合。

所述弹簧盖板、弹簧底板及底座板上的通孔d皆位于构件的中心位置。

所述试样压板大平面中心位置开有球形凹槽，所述压杆的一端为球面端，所述压杆的球面端与所述试样压板上的凹槽相匹配，所述压杆的平面端与力学试验机的压头相匹配。

所述弹簧盖板上的四个通孔c直径大于与弹簧盖板固定杆的螺纹端直径，保证所述弹簧盖板可沿弹簧盖板固定杆滑动。

利用该加载装置进行圆柱壳激光辐照破坏试验的方法，其具体步骤如下，

S1将激光辐照圆柱壳试验的加载装置平放在力学试验机或者可移动加载车上；