CN103852373A - 霍普金森压杆冲击实验三向围压温度联合加载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种霍普金森压杆冲击实验三向围压温度联合加载装置，包括由入射杆和透射杆组成的轴压加载装置和环压温度联合加载装置，所述环压温度联合加载装置包括两端设有缸盖的缸体，所述缸盖中部预留供入射杆和透射杆穿过的轴孔，入射杆和透射杆之间同轴放置试件，试件及缸体内的入射杆和透射杆外周设置耐油橡胶套，耐油橡胶套外侧设置带孔洞的试件定位套，缸体上方设有排气孔，下方设有注油孔，在所述试件定位套外侧设有加热装置，在试件表面设有温度测量装置。采用本发明的联合加载装置，能够实现三向围压和温度共同作用的霍普金森压杆冲击实验加载，为科学计算和工程应用提供三向围压和温度共同作用下的材料动力学参数。
Description
技术领域
本发明属于材料动力学性能实验研究设备技术领域，特别是一种霍普金森压杆冲击实验三向围压温度联合加载装置。
背景技术
现有的霍普金森压杆（Split Hopkinson Pressure Bar，SHPB）实验装置均是分别考虑三向围压和温度作用，不考虑三向围压和温度联合作用的效应。以快速对杆技术为代表的高温下霍普金森压杆实验装置，可以实现特定温度下材料的霍普金森压杆实验，用来测定材料在不同温度下的动态应力峰值等参数。以申请公告号CN102331366A， CN202837121U，CN202837089U为代表的霍普金森压杆三向围压加载装置，可以实现特定三向围压下材料的霍普金森压杆实验，用来测定材料在不同三向围压下的动态应力峰值等参数。
例如，申请公告号CN202837089U的中国实用新型专利公开一种霍普金森压杆三向围压实验的环压缸装置，包括两端设置缸盖的环压缸体，两端缸盖中部预留同心的轴孔供入射杆和透射杆插入，入射杆和透射杆之间同轴放置试件，试件及缸体内的入射杆和透射杆外周设置耐油橡胶套，耐油橡胶套外侧设置试件定位套，缸体上方设有管及排气孔，下方设有高压油管。试验时，打开环压缸排气孔，泵入液压油至排气孔出油，然后关闭排气孔阀门，泵入高压油至实验所需环压。
然而，在实际工作环境中，材料会受到三向围压和温度共同作用的影响，现有的实验装置不能进行三向围压和温度共同作用下的材料动力学实验。
随着实际工程对材料在不同三向围压和温度状态下动态力学性能的认知的迫切需求，现有技术存在的问题是：缺乏能够实现三向围压和温度共同作用的霍普金森压杆冲击实验的加载装置，无法为科学计算和工程应用提供三向围压和温度共同作用下的材料动力学参数。
发明内容
本发明的目的在于提供一种霍普金森压杆冲击实验三向围压温度联合加载装置，能够顺利实现霍普金森压杆冲击实验的三向围压和温度共同作用联合加载，为科学计算和工程应用提供三向围压和温度共同作用下的材料动力学参数。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种霍普金森压杆冲击实验三向围压温度联合加载装置，包括由入射杆（7）和透射杆（26）组成的轴压加载装置和环压温度联合加载装置，其特征在于：所述环压温度联合加载装置包括两端设有缸盖的环压缸体（16），所述两端的缸盖中部设有供入射杆（7）和透射杆（26）穿过的轴孔，入射杆（7）和透射杆（26）之间同轴放置试件（25），试件（25）及缸体内的入射杆（7）和透射杆（26）外周设置耐油橡胶套（22），耐油橡胶套（22）外侧设置带孔洞的试件定位套（21），缸体（16）上方设有排气孔（15），下方设有注油孔（14），在所述试件定位套外侧设有加热装置（17），在试件表面设有温度测量装置（19）。
本发明与现有技术相比，其显著优点：本发明通过同时对试件施加三向围压和温度，能够实现三向围压和温度共同作用的霍普金森压杆冲击实验加载，为科学计算和工程应用提供三向围压和温度共同作用下的材料动力学参数。并且，轴向油缸产生的轴压通过碟形弹簧、连接件和入射杆上的凹槽传递到入射杆上，能够保证轴压的稳定；带温控的加热装置能够保证试件在实验过程中温度场恒定，更精确地模拟材料的实际工作状态，获得更适用的材料动态力学参数。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是三向围压温度共同作用的霍普金森压杆冲击实验装置结构示意图。
图2是本发明霍普金森压杆冲击实验三向围压温度联合加载装置结构示意图。
图中，高压气罐1、气阀2、子弹发射机构3、子弹4、测速仪5、波形整形垫片6、入射杆7、入射杆轴向油缸8、碟形弹簧9、连接件10、电阻应变片11、连接杆12、油压泵13、注油孔14、排气孔15、环压缸体16、加热电阻丝17、热电偶18、温度仪19、电磁继电器20、带孔金属套筒21、耐油橡胶套筒22、应变放大仪23、示波器24、试件25、透射杆26、透射杆轴向油缸27。
具体实施方式
如图1所示，为设有本发明霍普金森压杆冲击实验三向围压温度联合加载装置的三向围压温度共同作用的霍普金森压杆冲击实验装置。该霍普金森压杆冲击实验装置包括沿轴向依次排列在固定支架上的子弹4、入射杆7、试件25、透射杆26。子弹4置于子弹发射机构3内，高压气罐1与子弹发射机构3相连，为子弹发射装置3提供动力。在子弹4与入射杆7之间设有测速仪5，用以测量子弹4的入射速度。入射杆7受子弹撞击部位设有波形整形垫片6。入射杆7和透射杆26上贴有应变片25；应变片25测量的应变通过应变放大仪23最终由示波器24记录。试件25外侧设置加载装置。
如图2所示，本发明霍普金森压杆冲击实验三向围压温度联合加载装置，包括由入射杆7和透射杆26组成的轴压加载装置和环压温度联合加载装置。所述环压温度联合加载装置包括两端设有缸盖的环压缸体16，所述两端的缸盖中部预留供入射杆7和透射杆26穿过的轴孔，入射杆7和透射杆26之间同轴放置试件25，试件25及缸体内的入射杆7和透射杆26外周设置耐油橡胶套22，耐油橡胶套22外侧设置带孔洞的试件定位套21，缸体16上方设有排气孔15，下方设有注油孔14，在所述试件定位套外侧设有加热装置17，在试件表面设有温度测量装置19。
作为一种改进，还包括套装在入射杆7上、置于入射杆7一端缸盖之外的入射轴向油缸8和与透射杆26尾部相连的透射轴向油缸27，所述入射轴向油缸8与透射轴向油缸27通过连接杆12相连。
所述入射轴向油缸8与碟形弹簧9相连，碟形弹簧9与连接件10相连，连接件10与入射杆7杆体上的凹槽相接触。
所述加热装置17为热电阻丝。
所述测温装置19为热电偶。
所述定位套21上面带有孔洞，以保证油压能够较为均匀的作用在耐油橡胶套筒上。
作为一种实施例，所述测温装置19与温度仪19电连接，所述加热装置17与电磁继电器20电连接，所述温度仪19与所述电磁继电器20电连接。
设有本发明所述的加载装置的霍普金森压杆冲击实验装置操作步骤具体为：
1、在固定支架上依次安装霍普金森压杆装置和本发明的加载装置；
2、将试件25安装到指定位置，接通加热装置17的电源，通过热电偶18、温度仪19和电磁继电器20控制加热电阻丝将试件加热至实验所需的温度；
3、利用油压泵13分别向入射杆轴压油缸8、透射杆轴向油缸27和环压缸体16内注油，增加油压至实验所需的三向围压；
4、发射子弹4，进行霍普金森压杆实验；
5、应变放大仪23和示波器24通过贴在入射杆7和透射杆26上的应变片11记录实验数据并进行后处理。
采用本发明，同时对试件施加三向围压和温度，实现三向围压和温度共同作用的霍普金森压杆冲击实验加载，为科学计算和工程应用提供三向围压和温度共同作用下的材料动力学参数。并且，轴向油缸产生的轴压通过碟形弹簧、连接件和入射杆上的凹槽传递到入射杆上，能够保证轴压和环压的稳定，带温控的加热装置能够保证试件在实验过程中温度场恒定，更精确地模拟材料的实际工作状态，获得更适用的材料动态力学参数。
Claims (6)
1.一种霍普金森压杆冲击实验三向围压温度联合加载装置，包括由入射杆（7）和透射杆（26）组成的轴压加载装置和环压温度联合加载装置，其特征在于：所述环压温度联合加载装置包括两端设有缸盖的环压缸体（16），所述两端的缸盖中部设有供入射杆（7）和透射杆（26）穿过的轴孔，入射杆（7）和透射杆（26）之间同轴放置试件（25），试件（25）及缸体内的入射杆（7）和透射杆（26）外周设置耐油橡胶套（22），耐油橡胶套（22）外侧设置带孔洞的试件定位套（21），缸体（16）上方设有排气孔（15），下方设有注油孔（14），在所述试件定位套外侧设有加热装置（17），在试件表面设有温度测量装置（19）。
2.根据权利要求1所述的三向围压温度联合加载装置，其特征在于：所述轴压加载装置还包括套装在入射杆（7）上、置于入射杆（7）一端缸盖之外的入射杆轴向油缸（8）和与透射杆（26）尾部相连的透射杆轴向油缸（27），所述入射轴向油缸（8）与透射轴向油缸（27）通过连接杆（12）相连。
3.根据权利要求2所述的三向围压温度联合加载装置，其特征在于：所述入射杆轴向油缸（8）与碟形弹簧（9）相连，碟形弹簧（9）与连接件（10）相连，连接件（10）与入射杆（7）杆体上的凹槽相接触。
4.根据权利要求1所述的三向围压温度联合加载装置，其特征在于：所述加热装置（17）为热电阻丝。
5.根据权利要求1所述的三向围压温度联合加载装置，其特征在于：所述测温装置（19）为热电偶。
6.根据权利要求5所述的三向围压温度联合加载装置，其特征在于：所述测温装置（19）与温度仪（19）电连接，所述加热装置（17）与电磁继电器（20）电连接，所述温度仪（19）与所述电磁继电器（20）电连接。
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