CN106442110A - 一种霍普金森杆二次冲击子弹 - Google Patents

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穆朝民
石必明
宫能平
韩靖
齐娟
李重情
程建圣
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0098—Tests specified by its name, e.g. Charpy, Brinnel, Mullen

Abstract

本发明公开了一种霍普金森杆二次冲击子弹，包括子弹后盖、子弹前盖、后螺纹、前螺纹、外子弹、加载间隙、前排气孔、后排气孔、内子弹。该装置是霍普金森杆的重要配件之一，将该装置放入霍普金森杆的发射腔体，可以实现连续二次的冲击加载，以此来模拟煤矿连续多次的冲击地压作用，使得霍普金森杆可进行连续多次冲击作用下煤岩体力学特性的测试实验。

Description

一种霍普金森杆二次冲击子弹
技术领域
本发明涉及涉及一种霍普金森杆子弹，特别是一种可实现二次加载的霍普金森杆二次冲击子弹。
背景技术
冲击地压作为一种特殊的矿压显现形式，已成为煤矿开采的主要灾害之一，严重威胁煤矿的生产安全。总结近年来频繁发生的煤矿冲击地压，发型呈现出一些新的特点，重复、多次冲击便是特点之一。矿井承受着连续多次的冲击，煤岩体也承受着连续多次的冲击，为了更好的研究冲击地压的机理与规律，冲击地压作用煤岩体研究显得尤为重要，对其冲击力学性能的研究更是尤为重要，而目前国内外学者对煤岩体冲击力学性能研究的论著较少，现有的研究论述也仅仅是针对煤岩体单次冲击的研究，而尚未见煤岩体多次冲击力学特性的研究，一个很重要的原因在于目前国内外缺乏连续多次冲击加载的实验装置，因此，亟待研发一种可以实现连续多次冲击加载的实验装置。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供提供一种霍普金森杆二次冲击子弹，是一种可以让霍普金森杆实现连续多次冲击加载的二次子弹，以该二次子弹替换原来霍普金森杆的子弹，进行冲击实验时，便可得到连续两次的加载波形，以此来模拟冲击地压的多次冲击作用，便可对试件在连续多次冲击作用下的力学特性及动态本构进行探究。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案为：
一种霍普金森杆二次冲击子弹，包括子弹后盖、子弹前盖、后螺纹、前螺纹、外子弹、加载间隙、前排气孔、后排气孔、内子弹。
该装置仅对霍普金森杆的子弹进行改进，其他部分不变，其显著特点是内外双子弹结构，外子弹以圆环的形式包裹内子弹，外子弹长于内子弹，外子弹的长度等于内子弹、加载间隙、子弹前后盖的长度之和。
进一步，所述外子弹为环形子弹，内子弹置于外子弹内，其可在外子弹内滑动，滑动范围为子弹前盖与子弹后盖所形成的空间距离。
进一步，所述外子弹两端具有螺纹，子弹前盖、子弹后盖具有螺纹，外子弹通过螺纹旋接的方式与子弹前盖和子弹后盖连接，内子弹与子弹前盖、子弹后盖、外子弹无连接关系。
进一步，所述外子弹、子弹前盖与子弹后盖会形成一封闭空间，该封闭空间内置有内子弹和加载间隙，加载间隙的长度决定两加载波的波间距长度，同时通过裸露螺纹的长度可以额外调节加载间隙的长度。
进一步，所述二次冲击子弹的前端与后端均有一细小排气孔，分为前排气孔和后排气孔，前排气孔通过子弹前盖、前螺纹、外子弹与加载间隙相连接(内子弹处于后侧时)，后排气孔通过子弹后盖、后螺纹、外子弹与后端的加载间隙相连接(内子弹处于前侧时)，其目的在于，使得内子弹在外子弹内运动顺畅。若无排气孔，在封闭空间内，内子弹无法运动。
当霍普金森杆二次冲击子弹进行发射时，外子弹会带动内子弹向前运动，由于惯性，当外子弹运动时，内子弹保持静止状态，内子弹会与子弹后盖贴合，此后，内子弹与外子弹以相同的速度向前运动，当外子弹撞击入射杆后，内子弹由于惯性，会往前运动，因此，内子弹会通过子弹前盖撞击入射杆，外子弹与内子弹先后撞击入射杆，便形成了二次撞击，使得杆中具有双波形传播。
本发明的有益效果是：
1)本发明与霍布金森杆配套使用解决了目前缺乏多次冲击加载实验装置的问题，可为冲击地压多次冲击方面的研究提供仪器支持，且可以进行单次冲击实验，同时，该实验装置与霍普金森杆连用不仅可以用于间断型多次冲击地压的研究，也可以用于连续型多次冲击地压的研究，为冲击地压的研究提供了新视角与新工具。
2)本发明克服了霍普金森杆仅能做单次冲击的问题，在冲击次数上，多级子弹发射装置的连续冲击次数高于内外子弹加载系统。前后子弹加载系统可以做超过两次的多次冲击实验，且随着入射杆与投射杆长度的提高，其冲击次数可以随之提高，这与普通的霍普金森杆相比，可开展更多关于冲击动力学方面的实验。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图一中圈划区域的俯视图。
其中：1.1-子弹后盖；1.2-子弹前盖；2.1-后螺纹；2.2-前螺纹；3-外子弹；4-加载间隙；5.1-前排气孔；5.2-后排气孔；6-内子弹。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
如图1所示为本发明的结构示意图，一种霍普金森杆二次冲击子弹，包含子弹后盖1.1、子弹前盖1.2、后螺纹2.1、前螺纹2.2、外子弹3、加载间隙4、前排气孔5.1、后排气孔5.2、内子弹6。
霍普金森杆二次冲击子弹的显著特点是内外双子弹结构，外子弹3以圆环的形式包裹内子弹6，外子弹3长于内子弹6，外子弹3的长度等于内子弹6、加载间隙4、子弹前后盖(1.1和1.2)的长度之和。
所述外子弹3为环形子弹，内子弹6置于外子弹3内，其可在外子弹3内滑动，滑动范围为子弹前盖1.1与子弹后盖1.2所形成的空间距离。
所述外子弹3两端具有螺纹，子弹前盖1.2、子弹后盖1.1具有螺纹，外子弹3通过螺纹旋接的方式与子弹前盖1.2和子弹后盖1.1连接，内子弹6与子弹前盖1.2、子弹后盖1.1、外子弹3无连接关系。
所述外子弹3、子弹前盖1.2与子弹后盖1.1会形成一封闭空间，该封闭空间内置有内子弹6和加载间隙4，加载间隙4的长度决定两加载波的波间距长度，同时通过调节螺纹转数可以额外调节加载间隙4的长度。
所述二次冲击子弹的前端与后端均有一细小排气孔，分为前排气孔5.1和后排气孔5.2，前排气孔5.1通过子弹前盖1.2、前螺纹2.2、外子弹3与加载间隙4相连接(内子弹处于后侧时，见图1)，后排气孔5.2通过子弹后盖1.1、后螺纹2.1、外子弹3与后端的加载间隙4相连接(内子弹处于前侧时，见图2)，其目的在于，使得内子弹6在外子弹3内运动顺畅。若无排气孔，在封闭空间内，内子弹6无法运动，因此，排气孔至关重要。
当霍普金森杆二次冲击子弹进行发射时，外子弹3会带动内子弹6向前运动，由于惯性，当外子弹3运动时，内子弹6保持静止状态，内子弹6会与子弹后盖1.1贴合，此后，内子弹6与外子弹3以相同的速度向前运动，当外子弹3撞击入射杆时，内子弹6由于惯性，会往前运动，因此，内子弹3会与子弹前盖1.2贴合(见图1，加载间隙由子弹前端转移至子弹后端)，通过子弹前盖1.2撞击入射杆，外子弹3与内子弹6先后撞击入射杆，便形成了二次撞击，使得杆中具有双波形传播。
最后应当说明的是，以上内容仅用于说明本发明的技术方案，而非对其保护范围进行限制，本领域技术人员对本发明进行的相关修改或替换，均不脱离本发明技术方案的有效范围。

Claims (5)

1.一种霍普金森杆二次冲击子弹，它包括子弹后盖、子弹前盖、后螺纹、前螺纹、外子弹、加载间隙、前排气孔、后排气孔、内子弹。
2.根据权利要求1所述的一种霍普金森杆二次冲击子弹，其特征是：霍普金森杆二次冲击子弹具有内外双子弹，外子弹为环形子弹，外子弹包裹内子弹，内子弹置于外子弹内，其可在外子弹内滑动。
3.根据权利要求1所述的一种霍普金森杆二次冲击子弹，其特征是：所述外子弹两端具有螺纹，通过螺纹旋接的方式与子弹前盖和子弹后盖连接。
4.根据权利要求1所述的一种霍普金森杆二次冲击子弹，其特征是：所述外子弹、子弹前盖与子弹后盖会形成一封闭空间，该封闭空间内置有内子弹和加载间隙，加载间隙的长度决定两加载波的波间距长度，同时通过裸露螺纹的长度可以额外调节加载间隙的长度。
5.根据权利要求1所述的一种霍普金森杆二次冲击子弹，其特征是：所述二次冲击子弹的前端与后端均有一细小排气孔，分为前排气孔和后排气孔，前排气孔通过子弹前盖、前螺纹、外子弹与加载间隙相连接(内子弹处于后侧时)，后排气孔通过子弹后盖、后螺纹、外子弹与后端的加载间隙相连接(内子弹处于前侧时)，其目的在于，使得内子弹在外子弹内运动顺畅。
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