[发明专利]一种用于测定材料动态性能的拉伸实验装置及其使用方法

说明书

本发明公开一种用于测定材料动态性能的拉伸实验装置及其使用方法，包括相对设置的入射杆和透射杆，入射杆与透射杆之间设置有结构相同方向相反的第一杆件和第二杆件，第一杆件和第二杆件均为U型结构，第一杆件与第二杆件滑动连接，第一杆件与入射杆抵接，第二杆件与透射杆抵接，第一杆件与第二杆件之间设置有试件，试件两端通过连接件分别与第一杆件和第二杆件可拆卸连接。本发明能够实现测定材料动态性能时部件安装便捷、试验过程简单、数据采集准确等优点。

技术领域

本发明涉及材料动态力学性能测试技术领域，特别是涉及一种用于测定材料动态性能的拉伸实验装置及其使用方法。

背景技术

材料的动态力学性能与准静态力学性能有很大的不同，随着材料应用环境的扩展，人们对材料的动态力学性能日益重视。分离式霍普金森杆是一种研究一维应力状态下材料动态力学性能的有效试验装置。自从分离式霍普金森杆问世以来，其在研究中、高应变率加载条件下材料的力学行为方面发挥了重要作用。与此同时，基于分离式霍普金森杆研究动态拉伸试验也迅速开展。现有技术中基于霍普金森压杆的动态拉伸试验大多采用劈裂试验，在劈裂拉伸试验中，材料的各向异性，试件和加载点的摩擦效应，二维应力状态等均会改变，试件内的应力状态，对实验的精度产生影响。劈裂拉伸试验的加载压力较大，加载位置处的压应力集中显著，试件容易破坏。另外还有动态层裂试验，动态层裂试验利用入射波形函数计算试件层裂强度的是可行的，但是，入射波的波形函数并不一定完全和半正弦函数相符合，因此实际层裂产生处和理论推导有差别，从而会产生实验误差。

基于霍普金森压杆改装后可以用来做动态拉伸性能试验的装置，主要采用粘接、螺纹或销钉等方式，将入射杆、透射杆与试样轴肩连接。此类装置一方面对试样连接强度、连接间隙要求比较高，实际试验中很难达到设计要求；另一方面两者螺纹间的间隙以及试件与拉杆螺孔部的间隙必然会产生干扰信号，它们有可能叠加在入射波、反射波和透射波上，这将严重影响着数据准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于测定材料动态性能的拉伸实验装置及其使用方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现测定材料动态性能时部件安装便捷、试验过程简单、数据采集准确等优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于测定材料动态性能的拉伸实验装置，包括相对设置的入射杆和透射杆，所述入射杆与所述透射杆之间设置有结构相同方向相反的第一杆件和第二杆件，所述第一杆件和所述第二杆件均为U型结构，所述第一杆件与所述第二杆件滑动连接，所述第一杆件与所述入射杆抵接，所述第二杆件与所述透射杆抵接，所述第一杆件与所述第二杆件之间设置有试件，所述试件两端通过连接件分别与所述第一杆件和所述第二杆件可拆卸连接。

优选的，所述第一杆件和所述第二杆件均为一体成型结构。

优选的，所述第一杆件、第二杆件、入射杆、透射杆的材质相同。

优选的，所述第一杆件包括依次固接的第一杆件I段、第一杆件II段、第一杆件III段，所述第一杆件II段沿所述入射杆延伸方向设置，所述第一杆件I段和所述第一杆件III段沿所述入射杆延伸方向垂直设置；所述第一杆件I段远离所述第一杆件II段的一侧与所述入射杆抵接，所述第一杆件III段末端与所述第二杆件滑动连接。

优选的，所述第二杆件包括依次固接的第二杆件I段、第二杆件II段、第二杆件III段，所述第二杆件II段沿所述透射杆延伸方向设置，所述第二杆件I段和所述第二杆件III段沿所述透射杆延伸方向垂直设置；所述第二杆件I段远离所述第二杆件II段的一侧与所述透射杆抵接，所述第二杆件III段的末端与所述第一杆件II段滑动连接，所述第一杆件III段末端与所述第二杆件II段滑动连接，所述试件位于所述第一杆件II段与所述第二杆件II段之间。

优选的，所述试件包括中间标段和位于中间标段两端的端部标段，所述中间标段厚度不大于端部标段厚度，所述端部标段通过所述连接件与所述第一杆件II段和所述第二杆件II段可拆卸连接。