[发明专利]一种基于电磁线圈加速的霍普金森杆拉压系统

说明书

本发明公开一种基于电磁线圈加速的霍普金森杆拉压系统，所述拉压系统包括：电磁线圈绕组、电枢和霍普金森杆；所述电枢套设在霍普金森杆中入射杆的外部；所述电磁线圈绕组设置在所述电枢的外部；所述电磁线圈绕组通电时，驱动所述电枢撞击所述入射杆的远离待测试样的一端，进行霍普金森拉杆试验，或驱动所述电枢撞击所述入射杆的靠近待测试样的一端，进行霍普金森压杆试验。本发明采用电磁线圈绕组驱动电枢加速撞击入射杆，实现应力波的加载，相较于压缩气体的方式，电枢出口撞击速度更快，而且只需控制电磁线圈绕组内电流的大小即能实现入射杆速度的精确控制。

技术领域

本发明涉及材料动态力学性能测试技术领域，特别是涉及一种基于电磁线圈加速的霍普金森杆拉压系统。

背景技术

实际工程应用中，材料在准静态和高速冲击下的力学性能存在较大差异，材料在不同应变率下的力学行为也往往不同，为了满足材料性能的设计和优化要求，准确有效地对高应变率下的材料动态力学性能进行测试十分必要。

目前，分离式霍普金森杆技术已被广泛应用于材料的动态力学性能测试，但该技术广泛应用压缩气体加速短杆，撞击入射杆以产生入射波。此方法的不足之处在于：出口速度低应变速率低、入射杆速度与气压关系不准确，入射杆速度精度不高，试样应变率无法精确控制，且入射杆速度不易根据需要进行调整。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电磁线圈加速的霍普金森杆拉压系统，以提供一种出口速度高且能实现入射杆速度精确控制的霍普金森杆拉压系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种基于电磁线圈加速的霍普金森杆拉压系统，所述拉压系统包括：电磁线圈绕组、电枢和霍普金森杆；

所述电枢套设在霍普金森杆中入射杆的外部；

所述电磁线圈绕组设置在所述电枢的外部；

所述电磁线圈绕组通电时，驱动所述电枢撞击所述入射杆的远离待测试样的一端，进行霍普金森拉杆试验，或驱动所述电枢撞击所述入射杆的靠近待测试样的一端，进行霍普金森压杆试验。

可选的，所述霍普金森杆包括：入射杆、透射杆、缓冲器、入射应变片和透射应变片；

所述入射杆和所述透射杆同轴设置，待测试样同轴连接在所述入射杆和所述透射杆之间；

所述缓冲器设置在所述透射杆远离所述待测试样的一端；

所述入射应变片设置在所述入射杆内，所述透射应变片设置在所述透射杆内。

可选的，在进行霍普金森拉杆试验时，所述待测试样通过连接结构与所述入射杆和所述透射杆同轴连接；所述连接结构为螺纹或卡扣；

在进行霍普金森压杆试验时，所述待测试样的两侧面分别与所述入射杆的端面和所述透射杆的端面贴合，贴合面与所述入射杆、所述透射杆和所述待测样片所在的轴线垂直。

可选的，所述入射杆包括：拉伸挡板、压缩挡板、金属杆、电磁防护套筒和减振套筒；

所述拉伸挡板设置在所述金属杆远离所述待测试样的一端，所述压缩挡板设置在所述金属杆靠近所述待测试样的一端；

所述电磁防护套筒套设在所述金属杆的外部，所述减振套筒设置在所述电磁防护套筒的外部。

可选的，所述电磁防护套筒采用螺旋45度交叉的方式织构而成。

可选的，所述入射杆还包括套设在所述金属杆上的第一限位弹簧和第二限位弹簧；

所述第一限位弹簧位于所述拉伸挡板和所述电磁防护套筒的一端之间，所述第二限位弹簧位于所述压缩挡板和所述电磁防护套筒的另一端之间。

可选的，所述拉压系统还包括脉冲电源模块；