[发明专利]一种电磁式拉、压扭微秒级同步联合动态加载实验装置

说明书

本发明提供一种电磁式拉、压扭微秒级同步联合动态加载实验装置，涉及材料动态力学性能实验设备领域，包括：时间分配器，时间分配器连接到大功率恒流源，时间分配器通过大功率恒流源来控制电磁驱动器和微秒级脉冲电机的供电电路开启时间；大功率恒流源，连接到控制电磁驱动器和微秒级脉冲电机并对其供电；试件，试件两端分别连接到入射杆和透射杆一端；电磁驱动器，连接到入射杆的另一端；微秒级脉冲电机，连接到透射杆的另一端；本发明中拉/压脉冲与扭转脉冲在杆中独立传播，可分别测量，通过调整拉/压脉冲及扭转脉冲到达时间还可获得先拉/压后扭转、先扭转后拉压加载等不同情况下的材料的力学行为，可以得到不同的应力状态。

技术领域

本发明涉及材料动态力学性能实验设备领域，尤其涉及一种电磁式拉、压扭微秒级同步联合动态加载实验装置。

背景技术

材料的力学行为是进行所有结构设计的基础，且有一部分材料在动态(爆炸、冲击)下的力学行为与其准静态下力学行为明显不同。另一方面，材料的力学行为与其所处的应力状态密切相关。

分离式霍普金森拉杆和压杆是一种研究一维应力状态下材料动态力学性能的有效实验装置。自从1948年Volterra，1949年Kolsky发明分离式霍普金森压杆装置并用其研究一维应力状态下材料动态压缩力学性能以来，动态压缩实验技术不断提高。分离式霍普金森拉杆也有一些重要进展，还是目前做材料动态拉伸力学性能研究的主要设备之一。材料的动态抗剪切性能是其动态力学性能之一，对其实验研究工作相对较难，目前主要还是依靠分离式霍普金森扭杆进行。这三种实验装置相比，压杆技术相对成熟，而拉杆和扭杆技术都有不小改进空间。

材料在服役过程中可能受到动态拉/压与扭转载荷的联合作用，这种联合作用下材料的行为必然是力学工作者非常感兴趣的重要研究领域。但是，目前动态拉/压与扭转载荷的联合作用时难以实现同步。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提供一种能够实现拉(压)扭微秒级同步的联合动态加载实验装置。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种电磁式拉、压扭微秒级同步联合动态加载实验装置，包括：

时间分配器，所述时间分配器连接到大功率恒流源，所述时间分配器通过大功率恒流源来控制电磁驱动器和微秒级脉冲电机的供电电路开启时间；

大功率恒流源，连接到控制电磁驱动器和微秒级脉冲电机并对其供电；

试件，所述试件两端分别连接到入射杆和透射杆一端；

电磁驱动器，连接到入射杆的另一端，所述电磁驱动器在大功率恒流源的电流导通后产生纵波，该纵波传至入射杆在其中形成拉伸/压缩入射脉冲传向试件；

微秒级脉冲电机，连接到透射杆的另一端，所述微秒级脉冲电机在大功率恒流源的电流导通后产生横波，并通过所述微秒级脉冲电机的转子传至透射杆传向试件。

优选地，所述时间分配器根据纵波速度、横波速度、波的起点到试件距离、微秒级脉冲电机和电磁驱动器的电路参数、试验类型来确定控制电磁驱动器和微秒级脉冲电机供电电路开启时间。

优选地，所述电磁驱动器产生的纵波为拉伸或压缩脉冲。

优选地，所述微秒级脉冲电机产生的横波为扭转脉冲。

本发明提供了一种电磁式拉、压扭微秒级同步联合动态加载实验装置，拉/压脉冲与扭转脉冲在杆中独立传播，可分别测量，通过调整拉/压脉冲及扭转脉冲到达时间还可获得先拉/压后扭转、先扭转后拉压加载等不同情况下的材料的力学行为，可以得到不同的应力状态；本发明更好地解决了拉/压脉冲与扭转脉冲难以准确同时到达试件的问题，提高同步的水平。

附图说明