[发明专利]一种用于分离式霍普金森压杆被动围压加载装置及方法

说明书

本发明提供了一种用于分离式霍普金森压杆被动围压加载装置，包括可拆卸夹持装置(2)，所述可拆卸夹持装置(2)设有容置试件(6)的通孔(5)，通孔(5)两侧设有定位部件；所述试件(6)前后端匹配安装有入射杆(1)以及投射杆(4)。本发明还提供了一种用于分离式霍普金森压杆被动围压加载方法。本发明通过上下可拆卸的结构以及定位部件提高了试件的测试准确度；本发明通过刻度尺以及定位槽、定位块以及螺栓螺母之间的配合可以对装置进行微调，保证了测试过程试件处于被动围压状态。本发明结构简单、安装拆卸方便；能够实现试件放置的精准化，便于后期维护。

技术领域

本发明涉及材料的动态力学性能测试研究技术领域，特别涉及一种用于分离式霍普金森压杆被动围压加载装置及方法。

背景技术

在科学研究和工程技术等广泛领域中，经常会遇到动态载荷问题，如爆破冲击、机械扰动和地震作用等。高幅值短持续时间的脉冲和荷载所引起材料力学性质的应变率效应，对于抗动载的结构设计与分析是非常重要的。而研究材料在脉冲动载作用下的力学性质的实验设备，分离式霍普金森压杆被公认为最常用最有效的研究脉冲动载作用下材料力学性质的实验设备。

在运用分离式霍普金森压杆研究中高应变率作用下的动力学问题时，大多数材料需要被制成匹配压杆的试样。材料的原始应力状态十分复杂，可能为无外力状态、一维受力状态或多维受力状态，工程现场中常常出现对材料自由面进行被动控制的情况。若要模拟材料受被动围压影响，则需在材料测试中对试样侧表面进行无压力紧密约束。

目前加载被动围压装置多为略大于杆径的钢制套筒，材料放入该装置时不易确定初始位置；动态加载时材料放入和取出困难，尤其是脆性材料试验完成取出时易破碎；特别是对于强度较低脆性材料无法保证对试样侧表面的无压力紧密约束，无法确保试样处于被动围压状态，造成试验结果偏差。

基于此，现急需一种加载准确、定位精准、结构简单且操作便捷的分离式霍普金森压杆被动围压加载装置及方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提出一种分离式霍普金森压杆被动围压加载装置及方法，达到了被动围压装置加载定位准确、试件易安装且保证处于被动围压状态。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于分离式霍普金森压杆被动围压加载装置，包括可拆卸夹持装置，所述可拆卸夹持装置设有容置试件的通孔，通孔两侧设有定位部件；所述试件前后端匹配安装有入射杆以及投射杆。

进一步的，所述可拆卸夹持装置包括上侧半圆套筒以及下侧半圆套筒，所述上侧半圆套筒与下侧半圆套筒通过螺栓螺母可拆卸连接，所述上侧半圆套筒与下侧半圆套筒之间装配形成所述通孔，所述定位部件为分别设在上侧半圆套筒与下侧半圆套筒的下端安装面以及上端安装面上的刻度线；在装配前，所述试件通过刻度线定位放置于所述下侧半圆套筒内并确定初始位置。

进一步的，所述上侧半圆套筒与下侧半圆套筒的下端安装面以及上端安装面上还设有相互匹配的定位块以及定位槽。

进一步的，所述试件表面包裹有金属片，所述通孔的上侧内表面贴有应变片，所述应变片通过脚线连接桥路与静态应变仪连接。

进一步的，所述金属片的厚度为0.02-0.2mm，金属片上涂有耦合剂。

进一步的，所述耦合剂为凡士林或黄油。

进一步的，所述通孔的内径稍大于入射杆以及投射杆的杆径。

进一步的，所述可拆卸夹持装置为不锈钢制。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种用于分离式霍普金森压杆被动围压加载方法，包括以下步骤：

S1、将入射杆和投射杆之间的试件对应放置在下侧半圆套筒的贴合面，并调整到合适位置，观察刻度，确定试件所在刻度区间位置；