CN105758704A - 一种霍普金森压杆围压测试装置 - Google Patents

一种霍普金森压杆围压测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种霍普金森压杆围压测试装置，包括：入射杆、透射杆、试件固定套筒、围压缸和控制器；入射杆的端面内装有与控制器连接的第一传感器，入射杆上设有第一单向止退槽；透射杆的端面内装有与控制器连接的第二传感器，透射杆上设有第二单向止退槽；围压缸包括筒体、第一密封盖和第二密封盖；第一密封盖上设有与控制器连接的第一单向止退组件；第一单向止退组件上设有与控制器连接的振动传感器；第二密封盖上设有与控制器连接的第二单向止退组件；控制器根据反馈信号控制第一单向止退组件和第二单向止退组件动作。本发明解决了实验过程中入射杆和透射杆受试件固定套筒变形力的推动而向远离试件的方向外移的问题。

Description

一种霍普金森压杆围压测试装置
技术领域
本发明涉及材料动态力学性能实验设备领域，尤其涉及一种霍普金森压杆围压测试装置。
背景技术
分离式霍普金森杆是一种研究一维应力状态下材料动态力学性能的有效实验装置。自从1949年Kolsky发明它并用其研究一维应力状态下材料动态力学性能以来该实验装置已有很多改进，实验技术不断提高。但是，许多工程材料在服役过程中不仅受到轴向动载荷，而且还受到静态径向载荷(围压)的作用，因而有必要实验研究静态围压情况下再受轴向动载荷时材料的力学响应。因此，已有不少研究者利用霍普金森压杆加围压装置来完成上述实验。但是现有围压装置有一个致命弱点，这就是在加围压的过程中入射杆和透射杆各自向围压装置外移动，使原本分别与试件紧密接触的入射杆和透射杆端面不再与试件接触，从而造成实验数据的误差，伸展会因而使实验无法进行。
发明内容
基于上述背景技术存在的技术问题，本发明提出一种霍普金森压杆围压测试装置，可以防止入射杆和透射杆因围压作用而向远离试件的方向移动。
本发明提出了一种霍普金森压杆围压测试装置，包括：入射杆、透射杆、试件固定套筒、围压缸和控制器；
入射杆由试件固定套筒的一端伸入试件固定套筒内，且入射杆伸入至试件固定套筒内的端面内嵌入式装有第一传感器，第一传感器与控制器连接用于向控制器反馈入射杆端面与试件的接触状态；入射杆上设有第一单向止退槽，第一单向止退槽在入射杆的轴面上沿着轴心线方向布置；
透射杆由试件固定套筒的另一端伸入试件固定套筒内，透射杆伸入至试件固定套筒内的端面内嵌入式装有第二传感器，第二传感器与控制器连接用于向控制器反馈透射杆端面与试件的接触状态；透射杆上设有第二单向止退槽，第二单向止退槽在透射杆的轴面上沿着轴心线方向布置；
围压缸包括两端开口的筒体及用于对筒体两端的端口进行密封的第一密封盖和第二密封盖；
所述筒体上设有用于注入高压油的注入口；
所述第一密封盖上设有入射杆进口，第一密封盖上远离筒体的一侧设有第一单向止退组件，第一单向止退组件的一端与控制器连接并由控制器控制动作；第一单向止退组件的另一端抵靠在入射杆的轴面上，且第一单向止退组件与入射杆的接触点位于第一单向止退槽的轴向中心线上；第一单向止退组件上靠近入射杆的一侧设有振动传感器；振动传感器与控制器连接用于向控制器反馈振动信号；
所述第二密封盖上设有透射杆进口，第二密封盖上远离筒体的一侧设有第二单向止退组件，第二单向止退组件的一端与控制器连接并由控制器控制动作；第二单向止退组件的另一端抵靠在透射杆的轴面上，且第二单向止退组件与透射杆的接触点位于第二单向止退槽的轴向中心线上；
控制器根据第一传感器的反馈信号控制第一单向止退组件与第一单向止退槽配合；
控制器根据第二传感器的反馈信号控制第二单向止退组件与第二单向止退槽配合；
控制器根据振动传感器所反馈的信号控制第二单向止退组件与第二单向止退槽脱离。
优选地，第一单向止退组件包括由控制器控制可上下移动的固定块和安装在固定块上并与第一单向止退槽配合的止动拨杆。
优选地，第二单向止退组件包括由控制器控制可上下移动的固定块和安装在固定块上并与第二单向止退槽配合的止动拨杆。
优选地，第一密封盖上远离第一单向止退组件的一侧设有第一密封套，第一密封套的任意轴向截面的形状为“L”形，第一密封套位于入射杆进口的外周。
优选地，第二密封盖上远离第二单向止退组件的一侧设有第二密封套，第二密封套的任意轴向截面的形状为“L”形，第二密封套位于透射杆进口的外周。
优选地，试件固定套筒的两端分别位于第一密封套和第二密封套内并分别与入射杆进口和透射杆进口导通。
优选地，试件固定套筒包括橡胶套筒和套装在橡胶套筒外周的金属套筒，所述金属套筒的轴面上分布有若干进液孔。
优选地，橡胶套筒的两端均设有第一外翻边，第一外翻边上均设有凸起柱，且凸起柱位于两个第一翻边的相对面上。
优选地，金属套筒的两端分别设有第二外翻边，且位于金属套筒两端的第二翻边分别与位于橡胶套筒两端的第一翻边相互贴合，第二外翻边上均设有与凸起柱适配的通孔。
优选地，第二外翻边上的通孔与第一翻边上的凸起柱过盈配合。
本发明中，入射杆伸入至试件固定套筒内的端面内嵌入式装有第一传感器，第一传感器与控制器连接用于向控制器反馈入射杆端面与试件的接触状态；入射杆上设有第一单向止退槽，第一单向止退槽在入射杆的轴面上沿着轴心线方向布置；透射杆伸入至试件固定套筒内的端面内嵌入式装有第二传感器，第二传感器与控制器连接用于向控制器反馈透射杆端面与试件的接触状态；透射杆上设有第二单向止退槽，第二单向止退槽在透射杆的轴面上沿着轴心线方向布置；
围压缸包括两端开口的筒体及用于对筒体两端的端口进行密封的第一密封盖和第二密封盖；所述第一密封盖上设有入射杆进口，第一密封盖上远离筒体的一侧设有第一单向止退组件，第一单向止退组件的一端与控制器连接并由控制器控制动作；第一单向止退组件上靠近入射杆的一侧设有振动传感器；振动传感器与控制器连接用于向控制器反馈振动信号；第二密封盖上远离筒体的一侧设有第二单向止退组件，第二单向止退组件的一端与控制器连接并由控制器控制动作；控制器根据第一传感器的反馈信号控制第一单向止退组件与第一单向止退槽配合；控制器根据第二传感器的反馈信号控制第二单向止退组件与第二单向止退槽配合；控制器根据振动传感器所反馈的信号控制第二单向止退组件与第二单向止退槽脱离。
使用时，先将试件装入试件固定套筒内，入射杆和透射杆分别由入射杆进口和透射杆进口伸入至筒体内；再将试件固定套筒的两端分别套在入射杆和透射杆上，并通过第一密封盖和第二密封盖将筒体密封，此时试件位于入射杆和透射杆之间，分别朝相向方向推动入射杆和透射杆，当入射杆端面与试件一侧面接触时，位于入射杆端面内的第一传感器向控制器发出信号，控制器控制第一单向止退组件向下移动与入射杆轴面上的第一单向止退槽配合，使得入射杆只能向靠近试件的方向移动，不能向远离试件的方向后退；当透射杆端面与试件的另一侧面接触时，位于透射杆端面内的第二传感器发出信号，控制器控制第二单向止退组件向下移动与透射杆轴面上的第二单向止退槽配合，使得透射杆只能向靠近试件的方向移动，不能向远离试件的方向后退；至此实验前准备完毕，然后向围压缸内部注入高压油至实验所需围压；再利用撞击装置撞击入射杆对试件进行轴向冲击加载，当撞击装置撞击入射杆时，入射杆向试件方向移动，第一单向止退组件在第一单向止退槽内拨动从而产生振动，振动传感器感应到振动后向控制器发出振动信号，控制器控制第二单向止退组件向上移动脱离第二单向止退槽，从而使得透射杆再次可以向远离试件的方向移动。
综上所述，本发明所提供的霍普金森压杆围压测试装置，解决了实验过程中入射杆和透射杆受试件固定套筒变形力的推动而向远离试件的方向外移，从而导致入射杆和透射杆的端面与试件脱离所导致实验数据误差的问题。
附图说明
图1为本发明提出的一种霍普金森压杆围压测试装置的结构示意图。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，图1为本发明提出的一种霍普金森压杆围压测试装置的结构示意图。
参照图1，本发明实施例提出的一种霍普金森压杆围压测试装置，包括：入射杆1、透射杆2、试件固定套筒3、围压缸和控制器，其中：
入射杆1由试件固定套筒3的一端伸入试件固定套筒3内，且入射杆1伸入至试件固定套筒3内的端面内嵌入式装有第一传感器11，第一传感器11与控制器连接用于向控制器反馈入射杆1端面与试件5的接触状态；入射杆1上设有第一单向止退槽12，第一单向止退槽12在入射杆1的轴面上沿着轴心线方向布置。
透射杆2由试件固定套筒3的另一端伸入试件固定套筒3内，透射杆2伸入至试件固定套筒3内的端面内嵌入式装有第二传感器21，第二传感器21与控制器连接用于向控制器反馈透射杆2端面与试件5的接触状态；透射杆2上设有第二单向止退槽22，第二单向止退槽22在透射杆2的轴面上沿着轴心线方向布置。
围压缸包括两端开口的筒体4及用于对筒体4两端的端口进行密封的第一密封盖41和第二密封盖42；所述筒体4上设有用于注入高压油的注入口；所述第一密封盖41上设有入射杆进口，第一密封盖41上远离筒体4的一侧设有第一单向止退组件6，第一单向止退组件6的一端与控制器连接并由控制器控制动作；第一单向止退组件6的另一端抵靠在入射杆1的轴面上，且第一单向止退组件6与入射杆1的接触点位于第一单向止退槽12的轴向中心线上；第一单向止退组件6上靠近入射杆1的一侧设有振动传感器7；振动传感器7与控制器连接用于向控制器反馈振动信号；第一密封盖41上远离第一单向止退组件6的一侧设有第一密封套411，第一密封套411的任意轴向截面的形状为“L”形，第一密封套411位于入射杆进口的外周。
所述第二密封盖42上设有透射杆进口，第二密封盖42上远离筒体4的一侧设有第二单向止退组件8，第二单向止退组件8的一端与控制器连接并由控制器控制动作；第二单向止退组件8的另一端抵靠在透射杆2的轴面上，且第二单向止退组件8与透射杆2的接触点位于第二单向止退槽22的轴向中心线上；第二密封盖42上远离第二单向止退组件8的一侧设有第二密封套421，第二密封套421的任意轴向截面的形状为“L”形，第二密封套421位于透射杆进口的外周；试件固定套筒3的两端分别位于第一密封套411和第二密封套421内并分别与入射杆进口和透射杆进口导通；试件固定套筒3包括橡胶套筒31和套装在橡胶套筒31外周的金属套筒32，所述金属套筒32的轴面上分布有若干进液孔。
控制器根据第一传感器11的反馈信号控制第一单向止退组件6与第一单向止退槽12配合；控制器根据第二传感器21的反馈信号控制第二单向止退组件8与第二单向止退槽22配合；控制器根据振动传感器7所反馈的信号控制第二单向止退组件8与第二单向止退槽22脱离。
本实施例中，第一单向止退组件6包括由控制器控制可上下移动的固定块61和安装在固定块61上并与第一单向止退槽12配合的止动拨杆62；第二单向止退组件8包括由控制器控制可上下移动的固定块81和安装在固定块81上并与第二单向止退槽22配合的止动拨杆82。
此外，本实施例中，橡胶套筒31的两端均设有第一外翻边，第一外翻边上均设有凸起柱9，且凸起柱9位于两个第一翻边的相对面上；金属套筒32的两端分别设有第二外翻边，且位于金属套筒32两端的第二翻边分别与位于橡胶套筒31两端的第一翻边相互贴合，第二外翻边上均设有与凸起柱9适配的通孔；第二外翻边上的通孔与第一翻边上的凸起柱9过盈配合；利用第一翻边和第二翻边的配合可以起到更好的密封效果，同时还可以防止橡胶套筒31受围压作用产生变形而向两侧伸展时，被挤入入射杆进口或透射杆入口，影响到入射杆1和透射杆2的进出，进而避免了因入射杆1和透射杆2进出障碍而造成的实验数据的误差。
本发明是这样使用的，先将试件5装入试件固定套筒3内，入射杆1和透射杆2分别由入射杆进口和透射杆进口伸入至筒体4内；再将试件固定套筒3的两端分别套在入射杆1和透射杆2上，并通过第一密封盖41和第二密封盖42将筒体4密封，此时试件5位于入射杆1和透射杆2之间，分别朝相向方向推动入射杆1和透射杆2，当入射杆1端面与试件5一侧面接触时，位于入射杆1端面内的第一传感器向控制器发出信号，控制器控制第一单向止退组件6向下移动与入射杆1轴面上的第一单向止退槽12配合，使得入射杆1只能向靠近试件5的方向移动，不能向远离试件5的方向后退；当透射杆2端面与试件5的另一侧面接触时，位于透射杆2端面内的第二传感器发出信号，控制器控制第二单向止退组件8向下移动与透射杆2轴面上的第二单向止退槽22配合，使得透射杆2只能向靠近试件5的方向移动，不能向远离试件5的方向后退；至此实验前准备完毕，然后向围压缸内部注入高压油至实验所需围压；再利用撞击装置撞击入射杆1对试件5进行轴向冲击加载，当撞击装置撞击入射杆1时，入射杆1向试件5方向移动，第一单向止退组件6在第一单向止退槽12内拨动从而产生振动，振动传感器7感应到振动后向控制器发出振动信号，控制器控制第二单向止退组件8向上移动脱离第二单向止退槽22，从而使得透射杆2再次可以向远离试件5的方向移动。
本发明所提供的霍普金森压杆围压测试装置，解决了实验过程中入射杆1和透射杆2受试件固定套筒3变形力的推动而向远离试件5的方向外移，从而导致入射杆1和透射杆2的端面与试件5脱离所导致实验数据误差的问题。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种霍普金森压杆围压测试装置，其特征在于，包括：入射杆(1)、透射杆(2)、试件固定套筒(3)、围压缸和控制器；
入射杆(1)由试件固定套筒(3)的一端伸入试件固定套筒(3)内，且入射杆(1)伸入至试件固定套筒(3)内的端面内嵌入式装有第一传感器(11)，第一传感器(11)与控制器连接用于向控制器反馈入射杆(1)端面与试件(5)的接触状态；入射杆(1)上设有第一单向止退槽(12)，第一单向止退槽(12)在入射杆(1)的轴面上沿着轴心线方向布置；
透射杆(2)由试件固定套筒(3)的另一端伸入试件固定套筒(3)内，透射杆(2)伸入至试件固定套筒(3)内的端面内嵌入式装有第二传感器(21)，第二传感器(21)与控制器连接用于向控制器反馈透射杆(2)端面与试件(5)的接触状态；透射杆(2)上设有第二单向止退槽(22)，第二单向止退槽(22)在透射杆(2)的轴面上沿着轴心线方向布置；
围压缸包括两端开口的筒体(4)及用于对筒体(4)两端的端口进行密封的第一密封盖(41)和第二密封盖(42)；
所述筒体(4)上设有用于注入高压油的注入口；
所述第一密封盖(41)上设有入射杆进口，第一密封盖(41)上远离筒体(4)的一侧设有第一单向止退组件(6)，第一单向止退组件(6)的一端与控制器连接并由控制器控制动作；第一单向止退组件(6)的另一端抵靠在入射杆(1)的轴面上，且第一单向止退组件(6)与入射杆(1)的接触点位于第一单向止退槽(12)的轴向中心线上；第一单向止退组件(6)上靠近入射杆(1)的一侧设有振动传感器(7)；振动传感器(7)与控制器连接用于向控制器反馈振动信号；
所述第二密封盖(42)上设有透射杆进口，第二密封盖(42)上远离筒体(4)的一侧设有第二单向止退组件(8)，第二单向止退组件(8)的一端与控制器连接并由控制器控制动作；第二单向止退组件(8)的另一端抵靠在透射杆(2)的轴面上，且第二单向止退组件(8)与透射杆(2)的接触点位于第二单向止退槽(22)的轴向中心线上；
控制器根据第一传感器(11)的反馈信号控制第一单向止退组件(6)与第一单向止退槽(12)配合；
控制器根据第二传感器(21)的反馈信号控制第二单向止退组件(8)与第二单向止退槽(22)配合；
控制器根据振动传感器(7)所反馈的信号控制第二单向止退组件(8)与第二单向止退槽(22)脱离。
2.根据权利要求1所述的霍普金森压杆围压测试装置，其特征在于，第一单向止退组件(6)包括由控制器控制可上下移动的固定块(61)和安装在固定块(61)上并与第一单向止退槽(12)配合的止动拨杆(62)。
3.根据权利要求2所述的霍普金森压杆围压测试装置，其特征在于，第二单向止退组件(8)包括由控制器控制可上下移动的固定块(81)和安装在固定块(81)上并与第二单向止退槽(22)配合的止动拨杆(82)。
4.根据权利要求1所述的霍普金森压杆围压测试装置，其特征在于，第一密封盖(41)上远离第一单向止退组件(6)的一侧设有第一密封套(411)，第一密封套(411)的任意轴向截面的形状为“L”形，第一密封套(411)位于入射杆进口的外周。
5.根据权利要求4所述的霍普金森压杆围压测试装置，其特征在于，第二密封盖(42)上远离第二单向止退组件(8)的一侧设有第二密封套(421)，第二密封套(421)的任意轴向截面的形状为“L”形，第二密封套(421)位于透射杆进口的外周。
6.根据权利要求5所述的霍普金森压杆围压测试装置，其特征在于，试件固定套筒(3)的两端分别位于第一密封套(411)和第二密封套(421)内并分别与入射杆进口和透射杆进口导通。
7.根据权利要求1所述的霍普金森压杆围压测试装置，其特征在于，试件固定套筒(3)包括橡胶套筒(31)和套装在橡胶套筒(31)外周的金属套筒(32)，所述金属套筒(32)的轴面上分布有若干进液孔。
8.根据权利要求7所述的霍普金森压杆围压测试装置，其特征在于，橡胶套筒(31)的两端均设有第一外翻边，第一外翻边上均设有凸起柱(9)，且凸起柱(9)位于两个第一翻边的相对面上。
9.根据权利要求8所述的霍普金森压杆围压测试装置，其特征在于，金属套筒(32)的两端分别设有第二外翻边，且位于金属套筒(32)两端的第二翻边分别与位于橡胶套筒(31)两端的第一翻边相互贴合，第二外翻边上均设有与凸起柱(9)适配的通孔。
10.根据权利要求9所述的霍普金森压杆围压测试装置，其特征在于，第二外翻边上的通孔与第一翻边上的凸起柱(9)过盈配合。
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