[发明专利]一种霍普金森杆试验用防入射杆反冲装置

说明书

本发明公开了一种霍普金森杆试验用防入射杆反冲装置，包括阻挡体、蜡状填充物、挡块、压环，其特征在于还包括支架、入射杆，其中，所述阻挡体为内部带有环形凸台的变径圆筒体，阻挡体内孔直径较小的一端朝向挡块，并填充有蜡状填充物，蜡状填充物与挡块紧密接触，阻挡体内孔直径较大的一端紧贴支架；挡块为沿外圆周带有若干台阶的圆筒体，挡块外径较小的一端与蜡状填充物紧密接触，挡块外径较大的一端与压环连接。本发明能够在不影响入射杆使用功能的情况下，延长缓冲作用时间，降低缓冲作用力，有效防止含能材料样品发生爆炸产生的反冲力对入射杆及加载系统的破坏，为准确测量含能材料的动态力学性能提供技术支撑。

技术领域

本发明属于含能材料实验室实验装置技术领域，涉及一种防止爆炸气体对物体产生反冲作用的防反冲装置，特别涉及一种适用于霍普金森杆试验的防入射杆反冲装置。

背景技术

含能材料在发射、侵彻等等武器正常使用时，需要承受高速率的动态载荷，在这些过程当中，含能材料的响应首先表现为力学响应，进而可能影响其起爆性质和爆轰性能。随着现代高性能武器系统的发展，对提高含能材料在各种条件下安全性的要求日益迫切，含能材料的动态力学性能研究也越来越受到重视。

霍普金森杆试验可实测材料在10²～10⁴应变率范围的应力－应变曲线，是研究材料动态力学性能最基本的实验方法之一。霍普金森杆试验中，当压缩气体驱动子弹以一定速度撞击入射杆时，产生入射脉冲载荷，试样在其加载作用下高速变形，与此同时，分别向入射杆和透射杆传播反射脉冲和透射脉冲，通过粘贴在导杆上的应变片采集脉冲信号，进而计算试样的力学性能。传统霍普金森试验时，只需在透射杆尾部加设回收系统，用于降低冲击作用对透射杆的损伤；然而，当采用霍普金森杆开展含能材料力学性能研究时，由于含能材料的特殊性，其在冲击作用下极易发生爆炸，此时，高温、高压的爆炸气体产物不仅对透射杆沿其运动方向产生产生强烈的冲击力，同时，沿入射杆运动方向的反向产生很强烈的冲击力，该反冲力作用于入射杆后，使得入射杆获得很高的反向运动速度，极易导致入射杆弯曲变形，甚至对整个加载系统造成破坏。覃金贵在博士论文“PBX炸药非冲击点火机制实验及数值模拟研究”(国防科学技术大学，2014年10月)一文中报道了一种防止入射杆反冲的缓冲结构，该缓冲结构由橡胶、泡沫组成，安装于入射杆上紧贴支撑的左侧，用于吸收反向冲击能量，但该缓冲结构作用时间短，缓冲时作用力大，使得入射杆易发生反弹，进而发生二次破坏。

发明内容

为了克服现有技术的不足和缺陷，本发明提供一种霍普金森杆试验用防入射杆反冲装置，能够在不影响入射杆使用功能的情况下，延长缓冲作用时间，降低缓冲作用力，有效防止含能材料样品发生爆炸产生的反冲力对入射杆及加载系统的破坏。

本发明提供的一种霍普金森杆试验用防入射杆反冲装置，包括阻挡体、蜡状填充物、挡块、压环，其特征在于还包括支架、入射杆，其中，所述阻挡体为内部带有环形凸台的变径圆筒体，沿阻挡体内凸台的周向均布有变径通孔，该变径通孔的孔径沿远离挡块方向逐渐均匀减小；阻挡体内孔直径较小的一端朝向挡块，并填充有蜡状填充物，蜡状填充物与挡块紧密接触，阻挡体内孔直径较大的一端紧贴支架，所述支架为带有圆形通孔的T型钢制结构，支架固定于实验平台，支架上的圆形通孔用于霍普金森试验时入射杆的定位；阻挡体内部凸台处的内径与入射杆的外径相等且两者H9/g8间隙配合；所述挡块为沿外圆周带有若干台阶的圆筒体，挡块4外径较小的一端与蜡状填充物紧密接触，挡块中心通孔直径与入射杆的外径相等且两者H9/g8间隙配合，挡块外径较大的一端与压环连接；所述压环为圆环体，压环的内径与入射杆的外径相等且两者H9/g8间隙配合。

所述阻挡体内孔直径较大一端的深度与内径较小一端的深度之比约为1：1.5～2；阻挡体内凸台圆周方向变径通孔的角度约为5°～10°；挡块外径最大处的直径较阻挡体内孔直径较小端的内径小6-8mm；压环的外径与挡块外径最大处的直径之比约为1：1.5～2。