CN105319124B - 一种用于霍普金森压杆的双子弹电磁驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于霍普金森压杆的双子弹电磁驱动装置，包括主导轨、主子弹、副导轨、副子弹及缓冲装置，所述副导轨与主导轨连接，且副导轨内径小于主导轨的内径，所述主子弹与主导轨连接，所述副子弹与副导轨连接，所述缓冲装置设置在主、副导轨的连接处，在初始时刻，主子弹位于主导轨的前端，且与副子弹相抵。本发明降低常规电磁驱动装置驱动非电磁材料子弹的难度及复杂性。
Description
技术领域
本发明涉及测试材料动态力学性能领域，具体涉及一种用于霍普金森压杆的双子弹电磁驱动装置。
背景技术
分离式霍普金森压杆(SHPB)技术是一种测试材料动态力学性能的实验方法，自1949年由Kolsky提出以来已经普遍应用于工程材料在高应变率下的力学性能测试。霍普金森压杆装置中的子弹是其重要组成部分，其作用是以一定速度撞击入射杆以产生一个入射波对试件进行加载，而让子弹获得速度的装置称为驱动装置。目前，常见的霍普金森压杆中的驱动装置主要分为高压气体加载和电磁加载两种，用高压气体驱动子弹的不足之处在于无法精确控制子弹的速度、保证实验的重复性，而常规电磁驱动装置虽然能精确控制子弹的速度，但要求子弹为铁磁材料，否则要在子弹外缠绕线圈，这不仅对磁场强度提出更高要求而且会对入射波形产生干扰，而当前对许多低模量材料的测试需要用到模量较低的非铁磁材料子弹和杆件。常规电磁驱动装置还要引入一个复杂的防反拉设计以防止子弹经过轨道中部后电磁力反向造成的子弹减速。
发明内容
为了克服现有的霍普金森压杆的电磁驱动装置在驱动非电磁材料子弹的复杂性及需要一个防反拉设计的不足，本发明提出一种用于霍普金森压杆的双子弹电磁驱动装置。
本发明采用如下技术方案：
一种用于霍普金森压杆的双子弹电磁驱动装置，包括主导轨及主子弹，还包括副导轨、副子弹及缓冲装置，所述副导轨与主导轨连接，且副导轨内径小于主导轨的内径，所述主子弹与主导轨连接，所述副子弹与副导轨连接，所述缓冲装置设置在主、副导轨的连接处，在初始时刻，主子弹位于主导轨的前端，且与副子弹相抵。
所述主子弹由铁磁材料制成，所述副子弹由非铁磁材料制成。
所述主、副子弹通过滚动支撑分别与主导轨及副导轨连接。
所述滚动支撑包括多个滚轮。
所述主、副导轨均为空心圆柱体。
当主导轨上的线圈通电后，主子弹会逐渐被加速并推动副子弹向后运动，当主子弹经过主导轨中部时，由于电磁力反向会造成主子弹减速，而非电磁材料制成的副子弹不受反向电磁力影响因而会继续以原速度运动，此刻主子弹与副子弹开始分离，副子弹原速度发射。
本发明的有益效果：
本发明降低常规电磁驱动装置驱动非电磁材料子弹的难度及复杂性，本发明所提出的用于霍普金森压杆的双子弹电磁驱动装置能简单地实现对非电磁材料子弹的加载，并且利用了反向电磁力对电磁材料子弹的减速作用，避免了防反拉设计的引入。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
常规电磁驱动装置的一般结构只包含一段主导轨和一个主子弹，如果主子弹是铁磁材料则以电磁力将其加速发射，如果主子弹是非铁磁材料就需要在子弹外缠上线圈再以电磁力驱动。
如图1结构所示，包括主导轨2及主子弹1，还包括副导轨4、副子弹3及缓冲装置5，所述副导轨4与主导轨2连接，且副导轨内径小于主导轨的内径，所述主子弹1与主导轨2连接，所述副子弹3与副导轨4连接，所述缓冲装置5设置在主、副导轨的连接处，在初始时刻，主子弹1位于主导轨2的前端，且与副子弹3相抵，因而会被主子弹推动着运动。
所述主、副导轨均为圆柱体。
本实施例主子弹、副子弹均采用滚动支撑与主导轨及副导轨连接，子弹与导轨间的接触方式要求摩擦力很小，也可以采用其他滑动支架或者润滑油等。
所述主子弹1由铁磁材料制成，所述副子弹3由非电磁材料制成。
滚动支撑包括多个滚轮6，主子弹具体是通过4个滚轮与主导轨滑动连接，副子弹具体是通过8个滚轮与副导轨滑动连接。
当主导轨上的线圈通电后，主子弹会逐渐被加速并推动副子弹向后运动。当主子弹经过主导轨中部时，由于电磁力反向会造成主子弹减速，而非电磁材料制成的副子弹不受反向电磁力影响因而会继续以原速度运动，也就是说主子弹与副子弹从此刻开始分离。最终主子弹减速运动至主导轨末端被缓冲器或其他减速装置阻拦，而副子弹以原速度被发射。
实施例1
实施例中，主子弹直径为16mm，长25mm，副子弹直径为10mm，长90mm，主子弹在初始时刻置于主导轨前端，两子弹在初始时刻相抵，主导轨通电后，主子弹逐渐加速向后运动并且推动着副子弹向后运动，这期间两个子弹不分离。当主子弹运动至主导轨中部后，由于电磁力反向，主子弹会减速，而副子弹由于不受电磁力影响因而继续以原速度向后运动，两个子弹从此脱离。最终主子弹被缓冲装置阻拦，副子弹成功被发射。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于霍普金森压杆的双子弹电磁驱动装置，包括主导轨及主子弹，其特征在于，还包括副导轨、副子弹及缓冲装置，所述副导轨与主导轨连接，且副导轨内径小于主导轨的内径，所述主子弹与主导轨连接，所述副子弹与副导轨连接，所述缓冲装置设置在主、副导轨的连接处，在初始时刻，主子弹位于主导轨的前端，且与副子弹相抵；
所述主子弹由铁磁材料制成，所述副子弹由非铁磁材料制成。
2.根据权利要求1所述的双子弹电磁驱动装置，其特征在于，所述主、副子弹通过滚动支撑分别与主导轨及副导轨连接。
3.根据权利要求2所述的双子弹电磁驱动装置，其特征在于，所述滚动支撑包括多个滚轮。
4.根据权利要求1所述的双子弹电磁驱动装置，其特征在于，所述主、副导轨均为空心圆柱体。
5.根据权利要求1所述的双子弹电磁驱动装置，其特征在于，当主导轨上的线圈通电后，主子弹会逐渐被加速并推动副子弹向后运动，当主子弹经过主导轨中部时，由于电磁力反向会造成主子弹减速，而非电磁材料制成的副子弹不受反向电磁力影响因而会继续以原速度运动，此刻主子弹与副子弹开始分离，副子弹原速度发射。
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