[发明专利]一种霍普金森压杆实验装置

权利要求书

1.一种霍普金森压杆实验装置，其特征在于包括：电磁触发开关（1）、加热炉门自动开启开关（2）、电磁驱动装置（3）、驱动平板（4）、子弹（5）、入射杆（6）、力传感器（7）、加热炉（8）、加热炉支撑装置（9）、透射杆（10）、缓冲装置（11）及空气压缩过滤装置（12）；

电磁触发开关（1）和加热炉门自动开启开关（2）以串联的形式连接，加热炉门自动开启开关（2）可以独立工作，驱动平板和子弹连为一体，电磁驱动平板的同时也驱动了子弹；在透射杆左端面安装有力传感器（7）。

2.根据权利要求1所述的霍普金森压杆实验装置，其特征在于：电磁驱动装置（3）包括充电电路和放电电路，该充电电路包括整流器（13）、电阻（14）、电容（17）及变压器（16），放电电路主要为驱动平板（4）、子弹（5）、放电开关（15）及线圈（18）；

工作时，充电电路充电，变压器（16）与电源相连以提高充电电压；当电容（17）达到一定的电荷量时，停止充电；

电容（17）放电时，在驱动平板（4）上产生感应电流，驱动平板（4）获得一定的加速度加速，并带动子弹（5）一同加速。

3.根据权利要求1所述的霍普金森压杆实验装置，其特征在于，该实验装置还包括加热炉、试件、试件夹具。

4.根据权利要求3所述的霍普金森压杆实验装置，其特征在于，加热炉包括加热炉门（19）、数字传感器（20）、电阻加热装置（21）、氮气入口（22）、空气压缩过滤装置（12）、透明窗口（24）、高温陶瓷圆柱（25）、试件夹具（26）、单向阀门（27）及热电偶安装孔（28）；

实验时，加热炉门（19）设置在加热炉的左侧，电阻加热装置（21）设置在加热炉的周围，数字传感器（20）自动调节功率使试件达到实验要求的温度并进行保温；加热炉透明窗口（24）可供高速数字图像采集装置进行数据采集，试件放于加热炉中央；氮气入口（22）和单向阀门（27）构成氮气充入与密封系统；单向阀门（27）保证只能由内往外排放气体。

5.根据权利要求4所述的霍普金森压杆实验装置，其特征在于，高温陶瓷圆柱（25）设置在加热炉右边，连接透射杆和试件；试件夹具（26），其安装在加热炉正中间，下端有导槽牵引去左右滑动，中部有可调式螺纹调节其高度；热电偶安装孔（28）位于加热炉中部偏左。

6.根据权利要求1所述的霍普金森压杆实验装置进行实验的方法：其特征在于包括如下步骤：

步骤1、安装实验设备；

步骤2、实验试件的加工：把试件加工成长80mm、直径为12.5mm；

步骤3、试件表面散斑的处理：先将试件表面打磨抛光，然后利用高压喷枪在试件表面依次喷涂黑色和白色的亚光漆；

步骤4、调整试件的位置使实验试件（23）在加热炉中间；

步骤5、调整试件夹具（26）的高度，保证试件轴心与入射杆轴心在同一高度；

步骤6、调整热电偶的高度，使其离试件2cm处；

步骤7、关闭加热炉门（19），保证其密封性；

步骤8、打开空气压缩过滤装置（12），排尽炉内空气；

步骤9、输入需要的实验温度，进行加热并保温；

步骤10、电磁驱动装置接通电源给电容（17）充电，关闭加热炉门自动开启开关，加热炉打开，闭合电磁触发开关（1）；

步骤11、高速摄像头收集实验图像并存储在电脑中，利用DIC进行分析处理；

步骤12、利用力传感器测出实时的力，并和DIC技术得到的应变曲线整合成应力应变曲线。