[发明专利]一种SHPB测试用高温加热系统

说明书

本发明涉及一种SHPB测试用高温加热系统，属于材料动态力学试验技术领域。包括上箱体、下箱体、试样夹具、空心发热体、导轨、隔热挡板、金属杆、弹簧、衔铁、电磁铁和控制单元；下箱体两侧对称位置开有导向孔且内部设有空心发热体，导轨从空心发热体中穿过并通过导轨支架固定在下箱体上；试样夹具可在导轨上滑动；上箱体上穿设有金属杆，金属杆一端设有隔热挡板，另一端设有衔铁，衔铁与上箱体之间的金属杆上套设有弹簧，上箱体顶部设有电磁铁；上箱体及下箱体空余空间填充保温材料，控制单元用于控制电磁铁和空心发热体的通断电。所述系统配合分离式霍普金森杆使用，可实现测试样品的封闭加热和原位加载，测试精度较高。

技术领域

本发明涉及一种分离式霍普金森压杆(SHPB)测试用高温加热系统，属于材料动态力学试验技术领域。

背景技术

分离式霍普金森压杆是目前材料动态力学性能测试的主要装置之一，可实现材料在中高应变率条件下(10²～10⁴s^-1)力学性能参数的获取。随着科技的进步，工程材料往往需要在高温状态、高应变速率等极端环境服役，因此材料在高温条件下的动态力学性能成为众多科技工作者关注的对象。

目前高温动态试验主要有3种方式：第一种方式是将测试试样在加热炉中加热，待到达预定温度后将测试试样快速转移至波导杆处进行加载；如中国专利申请201710043014.5公开的一种用于SHPB动态冲击实验的高温加热装置，此方法较为粗糙，样品转移过程中的温度损失无法控制，实际测试温度偏差较大，试验精确度不高；第二种方式是将波导杆与测试试样一同加热，完成加载；如中国专利申请201911247826.7公开了一种高温下岩石动态力学性能测试方法及配套使用的加热炉，将测试试样与杆一同加热后开展试验，此方法实现难度低，但会在波导杆中形成温度梯度，改变波导杆本征参数，测试数据需要修正；第三种方式是在加热环境下原位加载，此方法测试效果较好，但测试过程中波导杆会与试样发生冷接触，接触时间过长会导致试样温度场发生变化，影响实验效果，这就需要实现波导杆的快速组装加载，对测试系统要求较高，实现难度较大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种SHPB测试用高温加热系统，所述系统配合分离式霍普金森杆使用，可实现测试使用的封闭加热和原位加载，其结构简单、成本低廉、适应性广，可适用于不同尺寸形状试样，测试精度较高。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种SHPB测试用高温加热系统，包括上箱体、下箱体、试样夹具、空心发热体、导轨、隔热挡板、金属杆、弹簧、衔铁、电磁铁和控制单元；

下箱体内水平设置有导轨，导轨通过两对称设置的导轨支架固定在下箱体上，导轨上套设有空心发热体，空心发热体内预埋有热电偶；导轨支架和下箱体上均设有导向孔；

试样夹具为中空结构，测试试样固定在试样夹具内，试样夹具沿导轨滑动并可进入空心发热体内；

上箱体上沿竖直方向穿设有金属杆，金属杆位于上箱体内的一端设有隔热挡板，金属杆位于上箱体外的一端设有衔铁，且衔铁与上箱体之间的金属杆上套设有弹簧，上箱体顶部且位于衔铁下方设有电磁铁；电磁铁通电，按压衔铁与电磁铁吸合，金属杆带动隔热挡板向下移动，隔热挡板与导轨配合实现对空心发热体两端的封闭；电磁铁断电，衔铁在弹簧的作用下沿上箱体向上移动并由金属杆带动隔热挡板向上移动；

SHPB中的入射杆和透射杆分别穿过导向孔、试样夹具与测试试样的两端接触且入射杆、透射杆、导向孔和测试试样同轴设置；入射杆和透射杆穿入时与导向孔均无接触；

上箱体和下箱体扣合内部形成密闭空间，且上箱体和下箱体内的剩余空间填充有保温材料，空心发热体支撑在下箱体内的保温材料上，空心发热体与试样夹具、导轨均不接触；

控制单元用于控制电磁铁和空心发热体的通断电；