CN205027614U - 一种用于材料高应变率试验的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于材料高应变率试验的装置，滑膛枪内设置有撞击杆，滑膛枪与入射杆间设置有平行光源，试件夹在入射杆和透射杆之间，透射杆通过吸收杆与油阻尼器连接，入射杆、透射杆内部设置有应变片，测速电路装置一侧与平行光源连接，另一侧与时间间隔仪连接，触发电路装置一侧与入射杆连接，另一侧与双通道瞬态波形存储器连接，多路前置放大电路装置一侧分别与入射杆和透射杆的应变片连接，另一侧与双通道瞬态波形存储器连接，双通道瞬态波形存储器与数据处理系统连接，该装置结构简单，可广泛用于金属、高聚物、硅酸盐材料和复合材料等，解决了在研究材料在高应变率下的力学性能时，计及应力波的传播和解决微秒量级的动态测试技术。

Description

一种用于材料高应变率试验的装置

【技术领域】

本实用新型涉及材料应变率试验领域，具体的说是一种用于材料高应变率试验的装置。

【背景技术】

在一系列工程实际问题中会遇到冲击载荷，依其对结构作用性质的不同，同城可分为两类：一类是动载荷的特征时间大于或接近于结构的响应时间，这种情况下人们所关心的是整个结构的动态响应，当载荷强度不高时，归结为结构的弹性振动问题，另一类是动载荷的特征时间远小于结构的响应时间，而且载荷强度往往也很高，此即所谓强冲击载荷，这种情况下所研究的实际上是结构受冲击影响区域的局部性的动态响应，归结为结构中弹塑性波的传播问题，对于前一类冲击载荷问题，当然与结构整体的振动特性密切相关，而对于后一类冲击载荷问题，则主要与结构受冲击影响的局部区域的材料动态性密切相关，材料在这种短历时、高强度的强冲击载荷下，将以比常规材料试验高五、六个量级的高应变率变形，这时常规准静态试验所提供的材料力学性能不再适用，而必须计及变形过程中由各种耗消机制所引起的粘性效应或应变率相关性，因此，有关高应变率下材料力学性能的研究，对于一切设计强冲击载荷的工程问题，具有十分重要的意义。

因此，为克服上述技术的不足而设计出结构简单，操作方便，可广泛用于金属、高聚物、硅酸盐材料和复合材料等，且能解决在研究材料在高应变率下的力学性能时，计及试验装置和试件的惯性的一种用于材料高应变率试验的装置，正是发明人所要解决的问题。

【实用新型内容】

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种用于材料高应变率试验的装置，其结构简单，操作方便，可广泛用于金属、高聚物、硅酸盐材料和复合材料等，且能解决在研究材料在高应变率下的力学性能时，计及应力波的传播和解决微秒量级的动态测试技术。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于材料高应变率试验的装置，其包括滑膛枪、撞击杆、平行光源、入射杆、应变片、试件、透射杆、吸收杆、油阻尼器、超动态应变仪、时间间隔仪、双通道瞬态波形存储器、数据处理系统，所述滑膛枪内设置有撞击杆，所述滑膛枪与入射杆间设置有平行光源，所述试件夹在入射杆和透射杆之间，所述透射杆通过吸收杆与油阻尼器连接，所述入射杆、透射杆内部设置有应变片。

进一步，所述超动态仪包括测速电路装置、触发电路装置、多路前置放大电路装置，所述测速电路装置一侧与平行光源连接，所述测速电路装置另一侧与时间间隔仪连接，所述触发电路装置一侧与入射杆连接，所述触发电路装置另一侧与双通道瞬态波形存储器连接，所述多路前置放大电路装置一侧分别与入射杆应变片和透射杆应变片连接，所述多路前置放大电路装置另一侧与双通道瞬态波形存储器连接，所述双通道瞬态波形存储器与数据处理系统连接。

进一步，所述撞击杆、入射杆、透射杆、吸收杆、油阻尼器的直径为14.5mm，且中心点在同一水平位置，所述入射杆长度大于撞击杆长度的两倍，所述透射杆长度等于入射杆长度，所述吸收杆长度大于撞击杆长度。

进一步，所述滑膛枪为压气、火药两用的滑膛枪。

进一步，所述超动态应变仪的频宽为20Hz～1.8MHz。

进一步，所述平行光源为6V的普通小灯泡。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过测量弹性压杆上易于测得的小应变波形，再根据应力波理论来确定材料的应力应变关系，避开了在试件上直接进行测量的技术困难。

2、本实用新型平行光源采用6V的普通小灯泡即可，比激光源成本低、寿命长，也易于维护。

3、本实用新型为高速冲击试验装置和相应的测试系统，简便实用，可通过测量应力波的传播和解决微秒量级的动态测试技术来研究材料在高应变率下的力学性能，有着非常好的实用价值。

【附图说明】

图1是本实用新型结构示意图。

附图标记说明：1-滑膛枪；2-撞击杆；3-平行光源；4-入射杆；5-应变片；6-试件；7-透射杆；8-吸收杆；9-油阻尼器；10-超动态应变仪；11-多路前置放大电路装置；12-测速电路装置；13-触发电路装置；14-时间间隔仪；15-双通道瞬态波形存储器；16-数据处理系统。

【具体实施方式】

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型，应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落在申请所附权利要求书所限定的范围。

参见图1为本实用新型结构示意图，该装置包括滑膛枪1、撞击杆2、平行光源3、入射杆4、应变片5、试件6、透射杆7、吸收杆8、油阻尼器9、超动态应变仪10、时间间隔仪14、双通道瞬态波形存储器15、数据处理系统16，滑膛枪1内设置有撞击杆2，滑膛枪1与入射杆4间设置有平行光源3，透射杆7通过吸收杆8与油阻尼器连接9，入射杆4、透射杆7内部设置有应变片5，撞击杆2、入射杆4、试件6、透射杆7、吸收杆8、油阻尼器9中心点处于同一水平位置，入射杆4与透射杆7为两段分离的弹性压杆。

参见图1为本实用新型结构示意图，超动态应变仪10包括测速电路装置12、触发电路装置13、多路前置放大电路装置11，测速电路装置12一侧与平行光源3连接，另一侧与时间间隔仪14连接，触发电路13装置一侧与入射杆4内的应变片5连接，另一侧与双通道瞬态波形存储器15连接，多路前置放大电路装置11一侧分别与入射杆4内应变片5和透射杆7内应变片5连接，另一侧与双通道瞬态波形存储器15连接，双通道瞬态波形存储器15与数据处理系统16连接。

滑膛枪1综合了压气枪和火药枪的优点，在枪栓部位作了改进，既可以使用火药击发子弹，又可以使用压缩气体驱动子弹，前者可在规定的装药量下，调节子弹在膛内的初始位置以获得不同的弹速，后者只需调节气体的压力即可获得实验所需的不同弹速，最高弹速以压杆不发生塑性变形，即以压杆材料的动态屈服限为限。

短试件6夹在入射杆4和透射杆7之间，当滑膛枪1发出一撞击杆2，以一定速度撞击入射杆4时，将产生一入射弹性应力脉冲，随着入射波传播通过试件，试件发生高速塑性变形，并相应地在透射杆7中传播一透射弹性波，而在入射杆4中则反射一反射弹性波，透射波由吸收杆8“捕获”，并最后由油阻尼器9吸收，根据所测得的入射波，反射波和透射波，在应力波分析的基础上，可确定材料的动态应力应变关系。

本实用新型为高速中击试验装置和相应的测试系统，简便实用，可通过测量应力波的传播和解决微秒量级的动态测试技术来研究材料在高应变率下的力学性能，有着非常好的实用价值。

Claims (6)

1.一种用于材料高应变率试验的装置，其特征在于：其包括滑膛枪、撞击杆、平行光源、入射杆、应变片、试件、透射杆、吸收杆、油阻尼器、超动态应变仪、时间间隔仪、双通道瞬态波形存储器、数据处理系统，所述滑膛枪内设置有撞击杆，所述滑膛枪与入射杆间设置有平行光源，所述试件夹在入射杆和透射杆之间，所述透射杆通过吸收杆与油阻尼器连接，所述入射杆、透射杆内部设置有应变片。

2.根据权利要求1所述的一种用于材料高应变率试验的装置，其特征在于：所述超动态仪包括测速电路装置、触发电路装置、多路前置放大电路装置，所述测速电路装置一侧与平行光源连接，所述测速电路装置另一侧与时间间隔仪连接，所述触发电路装置一侧与入射杆连接，所述触发电路装置另一侧与双通道瞬态波形存储器连接，所述多路前置放大电路装置一侧分别与入射杆应变片和透射杆应变片连接，所述多路前置放大电路装置另一侧与双通道瞬态波形存储器连接，所述双通道瞬态波形存储器与数据处理系统连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于材料高应变率试验的装置，其特征在于：所述撞击杆、入射杆、透射杆、吸收杆、油阻尼器的直径为14.5mm，且中心点在同一水平位置，所述入射杆长度大于撞击杆长度的两倍，所述透射杆长度等于入射杆长度，所述吸收杆长度大于撞击杆长度。

4.根据权利要求1所述的一种用于材料高应变率试验的装置，其特征在于：所述滑膛枪为压气、火药两用的滑膛枪。

5.根据权利要求1所述的一种用于材料高应变率试验的装置，其特征在于：所述超动态应变仪的频宽为20Hz～1.8MHz。

6.根据权利要求1所述的一种用于材料高应变率试验的装置，其特征在于：所述平行光源为6V的普通小灯泡。