[发明专利]一种霍普金森杆岩样冲击试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种霍普金森杆岩样冲击试验装置，包括SHPB装置和高速摄影机，还包括球形防护罩，所述防护罩包括一对相互扣合且能够收拢的半球形罩体，所述罩体包括半球形骨架和包裹于半球形骨架上的柔性拦截布；所述防护罩相对的两侧分别设有入射杆穿孔和透射杆穿孔，所述入射杆和透射杆分别从所述入射杆穿孔和透射杆穿孔伸入所述防护罩内将岩样夹持住；所述球形柔性防护罩上还设有正对岩样的观察窗口，所述高速摄影机的镜头安装在所述观察窗口中。与传统霍普金森杆试样装置相比，该试验装置可以大幅度降低飞溅岩石碎块的二次破碎概率，更为贴近SHPB冲击下的初始破碎块度，保证了实验结果的精确度。

技术领域

本发明属于岩样霍普金森杆试验技术领域，尤其涉及一种霍普金森杆岩样冲击试验装置及方法。

背景技术

在柔性霍普金森杆(SHPB)岩石动力学测试过程中，传统的岩块收集装置通常是一个硬质箱体套在入射杆与透射杆中间，岩石破碎后落于箱体内。SHPB测试时，岩石在高速冲击载荷作用下破碎效果极为明显，常常产生明显的岩屑飞溅现象。当飞溅的岩屑撞击到硬质岩屑收集箱壁面时可能产生二次破碎，岩样破碎后的形貌特征是分析岩石动力力学性质的一个重要指标，撞击于壁面的二次破碎岩屑极大程度的影响了实验结果的精确度。

中国发明专利201710183224.4公开了一种用于霍普金森试验中冻土碎块收集和筛分的装置，是由外层半圆形防护盖和内层半圆形防护盖通过耐低温强力胶粘合组成防护盖，通过在防护盖内设置耐低温强力胶防止冻土碎块二次破碎，但是上述专利用于冻土碎块试验，且仍然存在结构复杂，取样不方便等问题。

中国发明专利2019102917018公开了一种分离式霍普金森杆岩样回收装置，由于试验箱内盛放有液体，橡胶套的膨胀在液体的压力下得到缓冲，被测岩样冲击结束后，橡胶套受到试验箱内的液体的压力而缓慢收缩，避免了因为橡胶套的急剧膨胀和收缩而导致橡胶套内的被测岩样受到二次冲击，保持了被测岩样的破碎形态，有利于被测岩样破碎形态试验结果的分析，且保证实验安全。但是上述装置不仅结构复杂，而且因在试验箱内设有液体，也不利于对试样在冲击载荷下的动态变化过程进行观察。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种结构简单、操作方便以及可大幅度降低飞溅岩屑的二次破碎概率的霍普金森杆岩样冲击试验装置及方法。

为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：

一种霍普金森杆岩样冲击试验装置，包括SHPB装置和高速摄影机，还包括球形防护罩，所述防护罩包括一对相互扣合且能够收拢的半球形罩体，所述罩体包括半球形骨架和包裹于半球形骨架上的柔性拦截布；

所述防护罩相对的两侧分别设有入射杆穿孔和透射杆穿孔，所述入射杆和透射杆分别从所述入射杆穿孔和透射杆穿孔伸入所述防护罩内将岩样夹持住；

所述球形防护罩上还设有正对岩样的观察窗口，所述高速摄影机安装在所述观察窗口上。

进一步的，还包括用于向球形防护罩内馈入微波的微波照射系统和用于对岩样的温度进行实时检测的温度监测系统，所述柔性拦截布的内表面上设有能够反射微波的微波反射层，所述岩样位于所述防护罩的中心处，所述防护罩上设有正对所述岩样的微波馈入口，所述微波照射系统的喇叭口与所述微波馈入口对接。

进一步的，所述微波照射系统包括磁控管、与磁控管输出端连接的矩形波导、通过带有水负载的环形器与矩形波导连接的波导转换器、与波导转换器输出端连接且正对所述岩样的喇叭天线。

进一步的，所述温度监测系统包括设置于防护罩透明窗口一侧的红外热成像仪，所述红外热成像仪连接至SHPB装置的数据采集系统。

进一步的，所述微波反射层为铝箔或金属粉末涂层。