[发明专利]一种适用于材料复杂应力状态的分离式霍普金森压杆实验装置

权利要求书

1.一种适用于材料复杂应力状态的分离式霍普金森压杆实验装置，包括入射杆、透射杆和试块，其特征在于，还包括外套筒、贴合入射杆端面设置的入射杆垫块，以及贴合透射杆端面设置的透射杆垫块，所述外套筒套设于所述入射杆和所述透射杆之间、以形成密封放置区；所述入射杆垫块和所述透射杆垫块相对布置、并设于所述试块放置区内，所述入射杆垫块和所述透射杆垫块相对布置的端面为相互平行的试块作用面。

2.根据权利要求1所述的适用于材料复杂应力状态的分离式霍普金森压杆实验装置，其特征在于，当进行被动围压实验时，所述试块、所述入射杆垫块和所述透射杆垫块均为与所述入射杆直径相同的圆柱体结构，所述外套筒的内表面与所述圆柱体结构的外表面贴合。

3.根据权利要求2所述的适用于材料复杂应力状态的分离式霍普金森压杆实验装置，其特征在于，所述外套筒的外壁设有套筒应变感应单元，所述套筒应变感应单元电连接有控制器；所述套筒应变感应单元实时采集外套筒表面的径向电压信号、并发送所述径向电压信号至控制器，所述控制器根据所述径向电压信号获得所述外套筒的径向应变值和所述外套筒的内压力，所述外套筒的径向应变值和内压力的表达式为：

式中，P_内为外套筒的内压力；E_c为外套筒的弹性模量；ε_外为外套筒表面的径向电压信号；r₁为外套筒的外径；r₂为外套筒的内径；ε_c为外套筒的径向应变值；v_c为试块的泊松比；k为折减系数。

4.根据权利要求2所述的适用于材料复杂应力状态的分离式霍普金森压杆实验装置，其特征在于，所述套筒应变感应单元为两个应变片，两个所述应变片垂直于所述外套筒的中心轴线对称布置，且所述应变片均位于所述外套筒沿长度方向的中心位置。

5.根据权利要求1所述的适用于材料复杂应力状态的分离式霍普金森压杆实验装置，其特征在于，当进行压剪复合加载实验时，所述入射杆垫块和所述透射杆垫块的试块作用面为单斜面或双斜面；当所述入射杆垫块和所述透射杆垫块的试块作用面为双斜面时，所述双斜面垂直于所述入射杆的中心轴线对称布置，且所述试块为两个，两个所述试块分设于所述双斜面的其中一斜边。

6.根据权利要求1所述的适用于材料复杂应力状态的分离式霍普金森压杆实验装置，其特征在于，当进行劈裂加载实验时，所述试块为圆盘形试块，所述入射杆垫块和所述透射杆垫块包括与圆盘形试块适配的弧形夹头，以及与入射杆直径相同的圆柱体连接部，其中，所述圆柱体连接部与所述入射杆或所述透射杆贴合；所述圆柱体连接部与所述弧形夹头为一体成型或装配连接。

7.根据权利要求1至7中任意一项所述的适用于材料复杂应力状态的分离式霍普金森压杆实验装置，其特征在于，所述入射杆和所述透射杆均设有杆体应变感应单元，所述杆体应变感应单元依次电连接有应变放大单元、波形转换单元和数据存储处理单元，所述杆体应变感应单元实时采集所述入射杆和所述透射杆的轴向电压信号，并发送给所述应变放大单元；所述应变放大单元放大所述电压信号，并发送给所述波形转换单元；所述波形转换单元转换为波形显示，并发送所述电压信号至所述数据存储处理单元；所述数据存储处理单元根据所述电压信号转化输出所述入射杆和所述透射杆的轴向应变值，并根据所述轴向应变值和杆体弹性模量获得所述入射杆和所述透射杆的轴向应变力。