[发明专利]加载装置及加载方法

说明书

本发明公开一种加载装置及加载方法，所述装置从近端至远端依次包括：空气炮、入射杆、法兰盘、加载放大器以及结构试样；在所述入射杆的近端，所述入射杆与所述空气炮相对；所述空气炮内设置有子弹；在所述入射杆的远端，所述入射杆通过所述法兰盘与所述加载放大器连接；所述加载放大器呈圆台管状，所述加载放大器包括第一端和第二端，所述第一端的开口小于第二端的开口直径，所述第一端与所述法兰盘连接，所述第二端与所述结构试样接触；其中，所述入射杆被从所述空气炮中发射的所述子弹撞击，所述入射杆内产生应变脉冲，所述应变脉冲沿所述入射杆和所述加载放大器传入所述结构试样中，从而对所述结构试样进行加载。

技术领域

本发明涉及力学冲击性能测试技术，尤其涉及一种加载装置及加载方法。

背景技术

在航空航天、交通、船舶乃至兵器等领域，常常需要测试某种系统的结构体及其装载部件在高过载环境作用下性能参数的变化，尤其是高过载环境下的安全性和可靠性。这需要进行相关实验，但若是根据真实情况及条件来进行结构级实验，通常会耗费极大的人力、物力和财力，而且效率极低，因此实际情况中多采用模拟试验的方式来进行。目前常用的高过载模拟试验方法主要有跌落冲击试验方法、马歇特锤击试验方法、Hopkinson(霍普金森)杆试验以及空气炮模拟试验方法等。

传统的Hopkinson杆实验方法的脉冲幅值的量级较大，通常能达到1×10⁵g以上，持续时间较短，为几十个微秒量级；空气炮模拟试验方法的脉冲幅值与传统Hopkinson杆试验方法相比相对较低，通常为1×10⁵g以下，但其持续时间与传统Hopkinson杆实验方法相比较长，为几百个微秒量级。传统Hopkinson杆实验方法主要用于小体积物体的冲击考核，而空气炮模拟试验方法可用于体积相对较大物体的考核。

由于空气炮的口径尺寸限制，难以对尺寸大于空气炮口径的结构试样进行高G值加载，所以现有技术中通常只能够针对微小试样进行高G值加载实验，因此有必要提出改进的技术手段解决上述问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种加载装置及加载方法，以解决现有技术存在的无法对大尺寸结构试样进行高过载加载的问题。

为了解决上述问题，根据本发明实施例提出一种加载装置，其从近端至远端依次包括：空气炮、入射杆、法兰盘、加载放大器以及结构试样；

在所述入射杆的近端，所述入射杆与所述空气炮相对；其中，所述空气炮内设置有子弹；

在所述入射杆的远端，所述入射杆通过所述法兰盘与所述加载放大器连接；其中，所述加载放大器呈圆台管状，所述加载放大器包括第一端和第二端，所述第一端的开口小于第二端的开口直径，所述第一端与所述法兰盘连接，所述第二端与所述结构试样接触；

其中，所述入射杆被从所述空气炮中发射的所述子弹撞击，所述入射杆内产生应变脉冲，所述应变脉冲沿所述入射杆和所述加载放大器传入所述结构试样中，从而对所述结构试样进行加载。

其中，所述入射杆、所述放大器、所述试样同轴设置，且所述入射杆、所述放大器、所述结构试样仅在轴向上自由移动。

其中，所述入射杆的近端与所述垫块连接，所述垫块的外表面连接有所述整形片；所述整形片用于对所述入射杆被撞击后产生的应变脉冲进行整形以产生半正弦的应变脉冲。

其中，制造所述子弹、所述入射杆以及所述加载放大器的材料相同。

其中，所述子弹的内径与所述入射杆的内径的大小相同、所述子弹的外径与所述入射杆的外径的大小相同；所述加载放大器的所述第一端的截面积与所述第二端的截面积相同。

其中，所述加载放大器的第一端至第二端之间的每个截面的截面积相同。

其中，所述子弹呈管状，所述子弹的外圆周表面设置有多个呈圆环状的弹托，所述弹托的外径小于所述空气炮的内径。