[实用新型]一种霍普金森压杆实验装置

说明书

本实用新型公开了一种霍普金森压杆实验装置，属于冲击动态力学性能实验领域。包括气压动力系统、设置在气压动力系统前端的安装架、设置在安装架上的动态冲击杆件系统、设置在动态冲击杆件系统上的数据采集系统、设置在动态冲击杆件系统边侧的安全防护系统以及残存气压排出系统，本实用新型在实验过程中不采用变截面入射杆，与现有的入射杆制作成变截面杆的方式，减少了弥散效应，避免其影响入射波的形状以及实验精度，并通过安全防护系统进行实验防护措施，人员安全性较高，同时通过残存气压排出系统，解决残存气压，减少了实验次数，提高了实验效率。

技术领域

本实用新型涉及冲击动态力学性能实验领域，具体涉及一种冲击动态力学性能的实验。

背景技术

霍普金森压杆是一种测试高应变率下材料性能的重要装置，通过测定材料的应力应变特性来验证材料的冲击动态力学性能，能够在金属、冻土、混凝土等材料的实验中发挥重要作用。首先，现有技术中撞击弹体的直径难以改变，但是不同测试材料的离散性不同，需要制作成不同直径的圆柱块体。而采用将入射杆制作成变截面杆的方式，容易造成弥散效应，既影响入射波的形状，需要在数据处理时整波，也影响了实验的精度。再者，因为撞击弹体钢管膛的直径相对较小，在两次实验间隔中间存在残存气压，如果不予处理，在填装撞击弹体时，会有撞击弹体滑动的现象。现有的方法是通过一个很长的钢杆在撞击弹体钢管膛中进行搅动，或者在填装撞击弹体时用一个很长的钢杆将撞击弹体压实。然而这种方法无法完全去除残存气压，特别是气压室中的残存气压，导致两次实验压力表中读数一致，但是撞击弹体的初速度存在一定的差异，进而导致为了取得相同的初速度，往往增加实验的次数。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种霍普金森压杆实验装置，具体技术方案如下：

一种霍普金森压杆实验装置，包括气压动力系统、设置在气压动力系统前端的安装架、设置在安装架上的动态冲击杆件系统、设置在动态冲击杆件系统上的数据采集系统、设置在动态冲击杆件系统边侧的安全防护系统以及残存气压排出系统；

气压动力系统包括控制仓、设置在控制仓内的气压室，设置在控制仓上的撞击膛以及设置在撞击膛内的撞击弹体，撞击膛的一端与气压室连通，撞击膛的另一端穿过控制仓并设有杆件变截面组；

动态冲击杆件系统包括设置在安装架上的滑槽、设置在滑槽内并逐渐靠近杆件变截面组的出射杆、透射杆以及入射杆，数据采集系统包括设置在透射杆与入射杆之间的试样，分别设置在透射杆和入射杆上的应变片以及与应变片连接的数据处理系统。

本实用新型中实验人员将入射杆，透射杆以及出射杆依次放置在滑槽上，并将试样在入射杆，透射杆之间夹紧。然后实验人员向气压室内充填气压，使得压力气体推动撞击弹体撞击入射杆，进而撞击试样和透射杆，并通过应变片进行数据采样。接着通过残存气压排出系统将撞击膛和气压室中的气体排出干净。最后将数据处理系统采样取得的数据进行整理和制图，以得到相应的实验结果。

作为优选，杆件变截面组包括设置在撞击膛前端的变截面螺帽、设置在变截面螺帽与撞击膛之间的多层环状密封垫以及设置在环状密封垫之间的双面胶。

本实用新型中实验人员在进行实验之前将合适直径的变截面螺帽与撞击弹体连接，并将撞击弹体放在撞击膛中，在变截面螺帽与撞击膛之间的环状橡胶密封垫上粘贴上粘性较小的双面胶，使得两者轻微接触并密实，由此避免了采用变截面入射杆，减少了弥散效应，提高了实验精度。

作为优选，变截面螺帽前端设有弧形面。

本实用新型通过在变截面螺帽前端设置弧形面进而形成变截面，与现有的入射杆制作成变截面杆的方式，减少了弥散效应，避免其影响入射波的形状，需要在数据处理时整波，也避免其影响实验精度。

作为优选，气压室内设有出射控制阀，出射控制阀包括设置在气压室内的控制垫以及设置在控制垫上的连杆，连杆的另一端穿过气压室以及控制仓并设有控制柄。