[发明专利]一种中等应变率拉伸实验装置

说明书

本发明涉及材料动态力学性能测试技术领域，具体涉及一种中等应变率拉伸实验装置。包括落锤、底座、试样夹具和试样，所述试样夹具包括上夹具和下夹具，所述上夹具固定设置，所述试样设置于所述上夹具和所述下夹具之间；所述底座与所述下夹具连接，所述底座上方设置所述落锤；所述底座上表面对应所述落锤设置缓冲垫。并对缓冲垫的物理参数进行参数设计，本发明结构极其简单，操作方便；应变率能够快速达到平稳；并能够精确控制应变率，将缓冲垫的物理参数以及底座质量、落锤质量建立对应关系，通过选取适当物理参数的缓冲垫，能够精确稳定的控制应变率。

技术领域

本发明涉及材料动态力学性能测试技术领域，具体涉及一种中等应变率拉伸实验装置。

背景技术

应变率是材料力学性能的一个重要参数。通常情况下，材料的应变率分布较广，这给材料应变率的研究带来了挑战。目前研究人员对材料应变率的研究中，大多集中于低应变率范围(1s^-1以下)和高应变率范围(100s^-1以上)，对中应变率(1s^-1～100s^-1)的研究相对较少。而在实际工程应用中，了解一种材料在中等应变率下的应力-应变行为是非常重要的，且大量实验表明，材料从低应变率到高应变率时，中应变率处于材料力学性能的过渡转折区，其力学性能表现的很不一样。然而，现有加载装置结构复杂、稳定性差、调节精度低、控制精度低，最主要是现有试验装置大多只适用于高、低应变率试验，对于中应变率拉伸试验的试验装置较少，鉴于此，设计一种中应变率加载装置对于科学研究和工程应用都有很大的用处。

专利CN112881172A公开一种中应变率加载装置，包括立式安装平台和两个对称安装于立式安装平台上的加载机构，加载机构包括安装板、音圈直线电机、连接板、转接板、力传感器、样品夹持组件和弹性组件，安装板固定于立式安装平台的后侧，音圈直线电机竖直固定于安装板前侧，音圈直线电机上设置有光栅尺，光栅尺固定于音圈直线电机底部的两个导轨中间，光栅尺与音圈直线电机的动子贴合，音圈直线电机靠近中部的一端固定有连接板，连接板上依次设置有转接板、力传感器和样品夹持组件，弹性组件的两端分别与连接板和立式安装平台连接。该装置能够进行中应变率加载条件下拉伸、压缩或疲劳加载试验，加载过程均匀，运动过程更加精确可靠。但是该加载装置结构复杂，制作成本高，并且不能对应变率进行定量分析。

专利CN111665153A公开了一种基于多次连续循环无间隔应力波加载的中应变率压缩实验装置及其方法，以解决现有技术存在的无法实现中应变率加载下的大应变测试的问题。该专利是在传统霍普金森杆技术上的改进，其冲击产生原理与霍普金森杆一致；该实验装置不仅结构复杂，并且冲击输出的驱动源为电驱动，实验证明，这种驱动方式很难保证应变率的稳定。专利CN112683698A公开了一种材料中等应变速率拉伸冲击试验台，该试验台能够准确测量金属及复合材料中等应变率拉伸试验的应力曲线；该试验台通过提升重锤机构的运动，使锥形冲击器向下冲击撞击框架，使试件发生中等应变率变形，从而达到试验目的；但是其冲击源和试样之间的连接件过多，冲击波经过多个连接件传递后，应变率很难精准分析。

综上所述，现有技术中主要存在的问题为：

(1)冲击输出的驱动源大多为电驱动或者间接电驱动，测试原理与霍普金森杆杆一致，应变速率很难保持稳定。

(2)冲击源和试样之间的连接件过多，冲击波经过多个连接件后传递至试样，试样的应变速率很难精确分析和控制。

(3)缺少对应变率的定量控制方法，现有技术中是否能达到稳定的应变率控制，其效果存疑。

因此，现有技术中，拉伸试验过程中由于冲击响应的延迟，无法保证应变速率的恒定，使得实验得到的应力应变曲线不能代表稳定应变率下的材料力学特性。

故亟需提供一种中等应变率拉伸实验装置，减少冲击响应的延迟效应，定量分析应变率，便于对应变率进行精确控制。

发明内容