[发明专利]一种双杆制分离式霍普金森压杆实验装置

说明书

本发明提供了一种双杆制分离式霍普金森压杆实验装置，其包括压缩空气发射系统、撞击子弹、入射杆、透射杆、吸收杆、缓冲器、支撑平台，所述的压缩空气发射系统、入射杆、透射杆、吸收杆、缓冲器依次排列在所述的支撑平台上，所述的撞击子弹位于压缩空气发射系统中，所述的入射杆和透射杆之间可固定试件，所述的入射杆和透射杆均具有两套制式杆，一套为集束式方杆制，包括，相匹配的集束式入射杆和集束式透射杆，另一套为单根圆杆制，包括，相匹配的圆杆式入射杆和圆杆式透射杆。本发明可以根据需求选用不同形式的杆件进行实验(集束式或圆杆式)，也可以针对同材料试件分别釆用集束式和圆杆式杆件进行比较实验。

技术领域

本发明涉及材料动态力学性能实验设备领域，尤其涉及一种双杆制分离式霍普金森压杆实验装置。

背景技术

目前，在材料科学领域中测量材料在高应变率下的力学性能时使用最广泛的就是分离式霍普金森压杆技术。分离式霍普金森压杆技术的基本理论是一维应力波理论。要保证一维假设成立，杆材中的几何弥散效应需可以忽略且试件中的应力(应变)需处于均匀状态。在实验中，为了尽快使试件中的应力达到平衡，减小试件尺寸是必要的。但随着工程材料的发展，如泡沫材料、岩石、混凝土等一些比较特殊的材料，由于其内部组分复杂、均匀性较差，为了保证实验结果的有效性，其试件尺寸较均质材料的试件尺寸大，仅对常规霍普金森压杆的杆径增大已不能满足实验要求。主要是因为，常规霍普金森压杆的入射杆及透射杆均为单根圆杆制，随着杆径的增大，杆中几何弥散效应凸显，应变率降低，影响了实验结果的有效性。因此，对于非均质离散型的材料，需发展相应的霍普金森压杆技术。

发明内容

本发明的目的在于提出一种对均质材料和非均质材料均可适用的双杆制分离式霍普金森压杆实验装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双杆制分离式霍普金森压杆实验装置，其包括压缩空气发射系统、撞击子弹、入射杆、透射杆、吸收杆、缓冲器、支撑平台，所述的压缩空气发射系统、入射杆、透射杆、吸收杆、缓冲器依次排列在所述的支撑平台上，所述的撞击子弹位于压缩空气发射系统中，所述的入射杆和透射杆之间可固定试件，所述的入射杆和透射杆均具有两套制式杆，一套为集束式方杆制，包括，相匹配的集束式入射杆和集束式透射杆，另一套为单根圆杆制，包括，相匹配的圆杆式入射杆和圆杆式透射杆。

优选地，所述的入射杆与相应的透射杆具有相同的截面形状及相等的横截面积，所述的集束式入射杆和所述的圆杆式入射杆长度相等并具有等效的横截面积；所述的集束式透射杆和圆杆式透射杆长度相等并具有等效的横截面积。

优选地，所述的集束式入射杆、集束式透射杆均包括多根等截面的方杆、多个卡箍和多个集束杆卡箍过渡件，多根方杆通过所述的第一卡箍集束固定形成正方形截面的集束杆，所述的卡箍和集束杆卡箍过渡件均由上下个等分卡块组成，上下2个卡块之间通过螺栓箍抱在集束杆上。

优选地，所述的集束式入射杆的入射端被加工成螺纹结构，并连接具有盲孔内螺纹的圆形撞击帽，所述的圆形撞击帽的外圆周能完全覆盖集束式入射杆的正方形截面。

优选地，所述的多根方杆的外表面间断性喷涂有聚脲束裹涂层。

优选地，所述的集束杆卡箍过渡件的截面为具有方形孔的圆形，所述的方形孔与集束杆的截面相匹配，所述的圆杆式入射杆和圆杆式透射杆上还安装有圆杆卡箍过渡件，所述的圆杆卡箍过渡件横截面为具有圆形孔的圆形，所述的圆形孔与圆杆式入射杆和圆杆式透射杆的截面相匹配。

优选地，所述的支撑平台包括可调节支腿、基座、线性导轨以及多组杆件对中支架，所述的杆件对中支架可通过滑块在线性导轨上滑动。

优选地，所述的集束式入射杆和集束式透射杆能够穿过所述的杆件对中支架，并通过所述的集束杆卡箍过渡件与杆件对中支架连接。

优选地，所述的圆杆式入射杆和圆杆式透射杆能够穿过所述的杆件对中支架，并通过所述的圆杆卡箍过渡件与杆件对中支架连接。