CN110530742A - 模拟高温条件下的霍普金森压杆的加热装置以及试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模拟高温条件下的霍普金森压杆的加热装置，包括基座1，基座1上安装试验炉100，试验炉100的炉体由对称的两个半炉体2构成，两个半炉体2分别通过螺栓8固定于基座1上后二者之间通过卡扣9连接成一体，试验炉100的两侧正对面上分别开有杆件伸入窗口7，试验炉100内中央固定设有试件放置平台3，试件放置平台3上放置试件4，试件4与两侧的杆件伸入窗口7位于同一水平线上；试验炉100四周设有加热单元5，加热单元5通过位于炉外的温度控制器12控制，试验炉100上设有温度显示屏6。试验炉与霍普金森杆共同工作，能在试件不降温的前提下完成试验；并且该高温炉安装方便，操作简单，可适用于不同尺寸的试件。

Description

模拟高温条件下的霍普金森压杆的加热装置以及试验方法
技术领域
本发明属于材料灾害模拟装置领域，具体为一种模拟高温条件下的霍普金森压杆的加热装置以及试验方法，用于模拟材料受高温和冲击耦合灾害试验。
背景技术
近年来，我国建筑火灾时有发生，实际结构在发生火灾时往往伴随着爆炸与冲击，引起建筑物坍塌，危害人民的生命权益，因此深入研究建筑物在火灾与爆炸/冲击耦合作用下力学性能有着重要的现实意义。结构构件的力学性能和材料的性能有着密切关系，为深入分析结构火灾下的抗爆或抗冲击性能，往往要先研究其组成材料在高温下的动态力学性能。
目前，高温下的霍普金森压杆装置一般是在试件达到预定温度后将高温炉移开进行高速撞击，而此时试件温度很难保持恒定，造成试验结果的不精确。因此本发明旨在发明一种能够使高温炉与压杆共同工作，并且能够完成特定温度下材料的动态力学性能测试的装置。该装置安装方便，可适用于不同尺寸的试件，并且能在不降温的情况下完成试验，使试验更为精确。
发明内容
本发明旨在解决现有技术高温碰撞下试件温度难以恒定的难点。为此，本发明提供一种安装方便，可适用于不同尺寸试件，并且能在不降温的情况下完成试验的装置。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种模拟高温条件下的霍普金森压杆的加热装置，包括基座，所述基座上安装试验炉，所述试验炉的炉体由对称的两个半炉体构成，两个半炉体分别通过螺栓固定于基座上后二者之间通过卡扣连接成一体，所述试验炉的两侧正对面上分别开有杆件伸入窗口，所述试验炉内中央固定设有试件放置平台，所述试件放置平台上放置试件，所述试件与两侧的杆件伸入窗口位于同一水平线上；所述试验炉四周设有加热单元，所述加热单元通过位于炉外的温度控制器控制，所述试验炉上设有温度显示屏。
实施时，试验炉正前方有观测窗口和温度显示屏，可以观测试件的变形以及炉内的温度。具体为，矩形观察窗口用耐高温玻璃可以方便观察试件的变形；温度指示器上有两个开关，红色和绿色，红色指的是温度在变化，绿色指的是温度已经恒定可以开始试验。试验炉两侧对称设有两个杆件伸入窗口，一个穿过入射杆、一个穿过透射杆，为避免试件和杆一块加热影响试验的准确性，在加热时两侧的杆件伸入窗口采用岩棉封口，待到试件温度达到需要的温度将岩棉打开然后入射杆和透射杆进入炉子与试件接触，瞬间完成撞击试验。试验炉两侧可以拆分，用卡扣连接，方便试件的放入和取出。试验炉内部有试件放置平台便于固定试件，使试件和杆件处于同一水平面。试验炉内部加热元件为硅碳棒，均匀设置，连接温度控制器，即可使构件均匀受热满足试件的温度要求条件。试验炉底部有螺栓孔当试验需要是高温条件时可以安装，常温时候可以拆卸做常温试验。
一种试验方法，具体为：先检查气枪、入射杆、试件、透射杆、动量吸收杆是否在同一条直线。检查完毕，开启试验炉调至试验温度，待试件达到指定温度，打开试验炉两侧的岩棉，控制入射杆和透射杆使之与试件接触，然后发射气枪，气枪撞击入射杆，入射杆撞击试件，再传到透射杆最后传到动量吸收杆完成试验。试验同时用高速摄像和其他数据采集器记录试验结果。
与现有技术相比，本发明优点在于：试验炉与霍普金森杆共同工作，能在试件不降温的前提下完成试验。并且该高温炉安装方便，操作简单，可适用于不同尺寸的试件。
附图说明
图1表示试验炉的主体结构示意图。
图2表示试验炉和基座的连接示意图。
图3表示加热单元示意图。
图4表示试验炉一半的左剖面图。
图5表示试验炉另一半的左剖面图。
图6为本发明试验方法状态示意图。
图中：1-基座，2-半炉体，3-试件放置平台，4-试件，5-加热单元，6-温度显示屏，7-杆件伸入窗口，8-螺栓，9-卡扣，10-螺栓孔，11-观察窗口，12-温度控制器；100-试验炉，101-气枪，102-撞击杆，103-入射杆，104-透射杆，105-动量吸收杆，106-支撑架，107-阻尼器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
一种模拟高温条件下的霍普金森压杆的加热装置，如图1所示，包括基座1，基座1上安装试验炉100，试验炉100的炉体由对称的两个半炉体2构成，两个半炉体2分别通过螺栓8固定于基座1上后二者之间通过卡扣9连接成一体，如图2所示。试验炉100的两侧正对面上分别开有杆件伸入窗口7，该杆件伸入窗口7分布于两个半炉体上。
试验炉100内中央固定设有试件放置平台3，试件放置平台3可以固定于其中一个半炉体上，如图4所示，试件放置平台3上放置试件4，试件4与两侧的杆件伸入窗口7位于同一水平线上；试验炉100四周设有加热单元5。加热单元5通过位于炉外的温度控制器12控制，试验炉100上设有温度显示屏6。试验炉100上设有用于观察试件变形的观察窗口11，如图5所示。
具体实施时，卡扣可以使试验炉沿左右两侧拆分两半便于试件的放入和取出。温度显示器可以根据红绿灯来显示温度，判断是否达到试验温度条件。杆件伸入窗口加温时采用岩棉封口，待到温度合适，取出岩棉，启动装置。入射杆和透射杆自动进入试验炉内瞬间完成试验。矩形观察窗口：便于观察试件的变形。试件放置平台使试件和窗口处于同一水平线，保证试验的顺利进行。螺栓孔便于试验炉与下部固定。温度控制器可以调节温度，加热范围30℃~1200℃。加热单元5采用硅碳棒加热元件。试验炉100的炉体采用纳米微孔绝热板制作。
模拟高温条件下的霍普金森压杆的试验方法：先检查气枪101、入射杆103、试件4、透射杆104、动量吸收杆105是否在同一条直线，如图6所示；检查完毕，采用岩棉将试验炉100两侧的杆件伸入窗口7封口，开启试验炉100及温度控制器12调至试验温度，待试件4达到指定温度，取下试验炉两侧的岩棉；发射气枪，气枪撞击入射杆，入射杆撞击试件，再传到透射杆最后传到动量吸收杆完成试验；试验同时用高速摄像和数据采集器记录试验结果。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖于本发明权利要求书的保护范围中。

Claims (5)

1.一种模拟高温条件下的霍普金森压杆的加热装置，其特征在于：包括基座（1），所述基座（1）上安装试验炉（100），所述试验炉（100）的炉体由对称的两个半炉体（2）构成，两个半炉体（2）分别通过螺栓（8）固定于基座（1）上后二者之间通过卡扣（9）连接成一体，所述试验炉（100）的两侧正对面上分别开有杆件伸入窗口（7），所述试验炉（100）内中央固定设有试件放置平台（3），所述试件放置平台（3）上放置试件（4），所述试件（4）与两侧的杆件伸入窗口（7）位于同一水平线上；所述试验炉（100）四周设有加热单元（5），所述加热单元（5）通过位于炉外的温度控制器（12）控制，所述试验炉（100）上设有温度显示屏（6）。
2.根据权利要求1所述的模拟高温条件下的霍普金森压杆的加热装置，其特征在于：所述试验炉（100）上设有用于观察试件变形的观察窗口（11）。
3.根据权利要求1或2所述的模拟高温条件下的霍普金森压杆的加热装置，其特征在于：所述试验炉（100）的炉体采用纳米微孔绝热板制作。
4.根据权利要求1所述的模拟高温条件下的霍普金森压杆的加热装置，其特征在于：所述加热单元（5）采用硅碳棒加热元件。
5.一种模拟高温条件下的霍普金森压杆的试验方法，其特征在于：先检查气枪（101）、入射杆（103）、试件（4）、透射杆（104）、动量吸收杆（105）是否在同一条直线；检查完毕，采用岩棉将试验炉（100）两侧的杆件伸入窗口（7）封口，开启试验炉（100）及温度控制器（12）调至试验温度，待试件（4）达到指定温度，取下试验炉两侧的岩棉；发射气枪，气枪撞击入射杆，入射杆撞击试件，再传到透射杆最后传到动量吸收杆完成试验；试验同时用高速摄像和数据采集器记录试验结果。
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