[发明专利]用于保证分离式双轴霍普金森压杆实验的入射波等效加载方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种入射波等效加载方法，特别是涉及一种用于保证分离式双轴霍普金森压杆实验的入射波等效加载方法。

背景技术

在双轴霍普金森压杆实验中，要求加载入射波同时从两个相互垂直的方向对试样横向和纵向进行等效加载，即横向、纵向加载入射波前沿到达试样接触界面的时间间隔必须小于1μs，横向、纵向加载应力入射波幅值相同，横向、纵向加载入射波脉冲宽度相同。

参照图10、11。文献“申请公布号是CN103913382A中国发明专利”开了一种基于电磁力的分离式霍普金森压杆实验装置，该装置以电磁铆枪技术为基础，利用电容组对放电线圈放电，放电线圈中激发强脉冲电流，强脉冲电流在次级线圈中引起感应涡流，脉冲电流与感应涡流产生电磁斥力，电磁斥力经过应力波放大器放大后以应力波的形式通过入射杆直接加载到试样表面，通过设置不同的放电电压，可以有效的实现入射波的精确加载，同时拓展了霍普金森压杆实验中的应变率变化范围。理论上分析，只需要加工两套相同的此类装置垂直布置，分别由试样的横、纵向垂直加载入射波，当两套装置的充电电压相同时，即可实现分离式双向霍普金森压杆实验的入射波等效加载。但实际中，由于此种实验设备PLC控制系存在反应时差，同时放电电容组存在5％-20％的电容量误差，放电可控硅触发时会发生20ms-30ms的放电延迟，以及实验装置加工发生误差，导致两套实验设备产生的加载入射波发生幅值不等、脉冲宽度不同、加载异步等结果，最终不能实现双轴霍普金森压杆实验入射波等效加载。

发明内容

为了克服现有的方法不能实现双轴霍普金森压杆实验入射波等效加载的不足，本发明提供一种用于保证分离式双轴霍普金森压杆实验的入射波等效加载方法。该方法采用两套相同的基于电磁力的横向、纵向入射波发生器，测量出两套设备产生的入射波幅值大小关系，根据入射波幅值大小关系增加入射波幅值较小的基于电磁力的入射波发生器的次级线圈厚度，对因加工误差引起的横向、纵向入射波中的较小幅值入射波进行幅值补偿，保证了横向、纵向入射波幅值相等。横向、纵向入射波发生器布置在同一水平面上，横向、纵向入射波加载方向相互垂直，横向、纵向放电线圈串联连接，横向、纵向放电线圈连接在同一组放电电容上由同一组放电可控硅控制，放电时横向、纵向放电线圈流过相同的强脉冲电流，此时产生的横向、纵向入射波具有相同的脉冲宽度和一致的触发时间。通过次级线圈厚度补偿以及横向、纵向放电线圈串联在由同一放电可控硅控制的同一组放电电容上，横向、纵向加载入射波幅值相等、脉冲宽度相同、触发时间一致，可以保证分离式双轴霍普金森压杆实验入射波等效加载。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于保证分离式双轴霍普金森压杆实验的入射波等效加载方法，其特点是采用以下步骤：

步骤一、采用不同厚度次级线圈进行入射波幅值补偿，保证横向、纵向入射波幅值相同。假设两套基于电磁力的横向、纵向入射波发生器性能相同，将横向、纵向入射波发生器串联，对其产生的横向、纵向入射波幅值进行测量，得到两个不同的入射波峰值。保持较大峰值入射波的入射波发生器的次级线圈厚度不变，增加较小峰值的入射波发生器的次级线圈厚度，其增加后的厚度满足：

Hh=2PH-PLPH---(1)]]>

式中，H为峰值较小的入射波发生器的次级线圈厚度增加之后的厚度，h为峰值较大的入射波发生器的次级线圈的厚度，P_H为两入射波峰值中较大值，P_L为两入射波峰值中较小值。

步骤二、将变压器1接入380V交流电电源，充电可控硅2与变压器1的输出端接通。充电可控硅2、限流电阻3、滤波电感4、电容组12和整流二极管13串联为一个整体回路，电压表V并入电路当中。