[发明专利]带有动能吸收的动态拉伸试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种带有动能吸收的动态拉伸试验装置及试验方法，试验装置包括入射杆和透射杆，入射杆的一端设置有气枪，气枪内设置有第一法兰和撞击管，入射杆与第一法兰固定连接，气枪上设置有进气阀，进气阀上连接有进气管，进气管与高压气罐连接，气枪的一侧设置有前吸收杆；透射杆的一端设置有适配器，适配器内设置有第二法兰，第二法兰上连接有后吸收杆；入射杆和透射杆上均设置有应变片，应变片的输出端接有动态应变仪，动态应变仪的输出端接有示波器。本发明的装置能够有效应用在拉伸试验中，实现对岩石试样的单次脉冲加载，结合试验方法，能够准确测量不同加载率条件下岩石试样的动态直接拉伸性能，使用效果好，便于推广使用。

技术领域

本发明属于岩石动态物理力学性能试验技术领域，具体涉及一种带有动能吸收的动态拉伸试验装置及试验方法。

背景技术

对于脆性材料，抗拉强度在力学分析和工程应用中有着至关重要的作用。虽然众多的研究人员已经开发了岩石的准静态直接和动态间接拉伸强度试验方法，但是间接拉伸试验的结果与直接拉伸试验的结果有一定差别。因此开发岩石动态直接拉伸试验方法和装置对准确测量岩石的动态拉伸强度特性具有重要的意义。

Harding最早采用改进的霍普金森杆进行拉伸试验，该装置通过撞击块撞击外管，当外管中的压缩脉冲到达内杆的接头时，压缩脉冲将转换作为拉伸脉冲，从而实现拉伸脉冲在试样中的传播。Lindholm和Yeakley设计了一种基于霍普金森压杆技术的拉伸试验。他们在压缩试验中使用了实心杆和空心管。通过复杂的帽型试样实现了拉伸试验。Nicholas通过改进的霍普金森压杆系统将拉伸试样封闭在厚壁钢管中，该钢管与入射杆端、透射杆端接触，压缩脉冲在透射杆端反射成为拉伸脉冲，从而实现动态拉伸试验。陈荣等发明了一种压拉通用霍普金森杆装置，该装置将压缩和拉伸加载集成为一个实验系统，且装置可以在两种加载形式之间转换。现在常用的霍普金森拉杆系统是在入射杆的前端连接法兰，当撞击管撞击入射杆前端法兰，则产生拉伸脉冲，从而实现了对试样的动态拉伸加载。许多研究人员遵循这种设计并使其成为了标准的霍普金森拉杆系统。

在传统的霍普金森拉杆试验中，反射波和透射波将在入射杆和透射杆中发生多次反射，产生二次脉冲荷载，该脉冲荷载将对试样造成二次加载，进一步损坏试样，导致测量误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种带有动能吸收的动态拉伸试验装置，其结构简单，设计合理，实现方便，能够有效应用在拉伸试验中，实现对岩石试样的单次脉冲加载，结合试验方法，能够准确测量不同加载率条件下岩石试样的动态直接拉伸性能，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种带有动能吸收的动态拉伸试验装置，包括用于夹持岩石试样的入射杆和透射杆，所述入射杆远离岩石试样的一端设置有气枪，所述气枪内设置有第一法兰和撞击管，所述入射杆穿过撞击管与第一法兰固定连接，所述第一法兰靠近撞击管的侧面上设置有整形器，所述气枪上设置有进气阀，所述进气阀上连接有进气管，所述进气管与高压气罐连接，所述气枪的一侧设置有前吸收杆；所述透射杆远离岩石试样的一端设置有适配器，所述适配器内设置有第二法兰，所述适配器靠近透射杆的内壁上设置有吸收垫片，所述第二法兰上连接有后吸收杆；所述入射杆和透射杆上均设置有用于采集波动信号的应变片，所述应变片的输出端接有动态应变仪，所述动态应变仪的输出端接有示波器。

上述的带有动能吸收的动态拉伸试验装置，所述入射杆、透射杆、气枪、适配器、前吸收杆和后吸收杆均通过支架连接在底座上。

上述的带有动能吸收的动态拉伸试验装置，所述前吸收杆和后吸收杆均能够在支架上沿杆件轴向自由运动。

上述的带有动能吸收的动态拉伸试验装置，所述第一法兰和撞击管均与气枪的内壁贴合且能够在气枪内滑动。

上述的带有动能吸收的动态拉伸试验装置，所述第二法兰与适配器的内壁贴合且能够在适配器内滑动。