CN206556985U - 适合多尺寸试样的霍普金森杆支承装置 - Google Patents

Abstract

一种适合多尺寸试样的霍普金森杆支承装置，包括可移动导轨支架和至少两个径向可拆换支承组件，所述径向可拆换支承组件包括移动式底部支座和侧边支承件，所述移动式底部支座的上部为支撑部件，下部为移动部件，所述支撑部件呈凹槽形，侧边支承件分为左支承件和右支承件，所述左支承件和右支承件镜像对称设置，所述左支承件和右支承件可拆换地固定在所述支撑部件的凹槽内，所述左支承件和右支承件的弧面形成供霍普金森杆放置的工位；所述移动部件可移动地套装在所述可移动导轨支架上。本实用新型提供一种使用方便、操作简单、测量范围大、稳定性高且实用性强的适合多尺寸试样的霍普金森杆支承装置。

Description

适合多尺寸试样的霍普金森杆支承装置

技术领域

本实用新型涉及一种适合多尺寸试样的霍普金森杆支承装置。

背景技术

霍普金森杆是一种可用于测量材料在冲击荷载下的应力应变关系的装置，被公认为是最常用最有效的研究脉冲动载作用下材料力学性质的实验设备。从1949年Kolsky成功发明分离式霍普金森压杆 (SHPB)以来，该实验装置已有很大的改良。通过查阅资料，发现当今霍普金森杆试验采用的试件多为圆柱体，且实验表明，对于小于75mm的大尺寸霍普金森杆装置，当混凝土材料试件长度小于25mm 时,摩擦效应对测试结果影响较大；当试件长度大于90mm时,反射拉伸作用明显，不能反映材料真实动态力学性能；当试件长度为30～75mm,即长径比L/D≈(0.4～1.0)，能够准确地反应材料的动态力学性能。同时，现在国防科技大学卢方芸教授已研制出了直径可在20-50mm 范围内连续可调的分离式霍普金森杆装置，一定的扩大了实验试件直径的实验范围。

但由于实验的广泛性和频繁性，现有的霍普金森杆支撑装置存在以下的不足：

1、现已研制出的分离式霍普金森杆装置能支持的试件的直径比较单一，调整范围有限；且试件长度一般不超过200mm,以致实验的范围有一定的局限性，不能满足试件长度的连续变化可调节需要，无法满足直径大、长度较长试件的实验要求和实验精度。

2、现有分离式霍普金森杆装置系统大致已有V形槽，直线轴承形和滚动托架形等；V形槽型轴向滑动阻力太大，从而产生实验误差，影响实验结果，无法保证实验数据的准确性和科学性；直线轴承存在规格有限、拆卸不便和易于破坏等问题，不能适应杆径的可调需要；滚动托架型定位依然不够高。

3、随着试件直径的增大，现有支承装置越不易于支撑试件，在实验中难以提供强有力支撑，无法保证试件的稳定性，对实验结果的精确性有一定影响。

4、系统的大部分的定位基准较统一，但定位精度仍不高，导致杆系同轴度不高，受力不均，试验中易导致杆弯曲、波形失真、实验的重复性差等。

发明内容

为了克服已有霍普金森杆支承方式的只能测量单一直径试件、稳定性低且误差大的不足，本实用新型提供一种使用方便、操作简单、测量范围大、稳定性高且实用性强的适合多尺寸试样的霍普金森杆支承装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种适合多尺寸试样的霍普金森杆支承装置，包括可移动导轨支架和至少两个径向可拆换支承组件，所述径向可拆换支承组件包括移动式底部支座和侧边支承件，所述移动式底部支座的上部为支撑部件，下部为移动部件，所述支撑部件呈凹槽形，侧边支承件分为左支承件和右支承件，所述左支承件和右支承件镜像对称设置，所述左支承件和右支承件可拆换地固定在所述支撑部件的凹槽内，所述左支承件和右支承件的弧面形成供霍普金森杆放置的工位；所述移动部件可移动地套装在所述可移动导轨支架上。

进一步，所述支撑部件的槽底中间安装中心滑轮，所述左支承件和右支承件的弧面上安装小滑轮。

再进一步，在中心滑轮两侧设置榫眼，所述左支承件和右支承件分别设有榫头，所述榫头插接在所述榫眼内。

所述可移动导轨支架包括支架和导轨，所述导轨安装在支架上，所述移动部件可移动地套装在所述导轨上。

所述移动部件为导轨环件，所述导轨环件下方为按钮插销固定装置，所述导轨上开有定位孔，所述按钮插销固定装置与所述定位孔配合。

所述按钮插销固定装置包括插销按钮，所述插销按钮穿过所述定位孔定位在支架上。

所述支架包括支架底板和后侧固定板，所述插销按钮定位在所述后侧固定板上。

所述支架的一端设置螺孔，所述支架的另一侧设置螺片。

本实用新型的有益效果主要表现在：1、通过径向可拆换支承装置及可移动导轨支架，满足了多种尺寸试件的试验要求。2、支承装置上的滚轮可将试件与装置接触部分的滑动摩擦变为更有利的滚动摩擦，减小试验误差。3、侧边支承件与底座相互榫接，并且可使用若干个径向可拆换支承装置，有益于支撑试件，保证试件稳定性。4、定位精度高，安装、拆卸简便，便于操作。

附图说明

图1为本实用新型一种实施的二维示意图。

图2为本实用新型装置的侧视图。

图3为四种不同规格的径向可拆换支承装置示意图，从大到小依次为左上、右上、左下和右下。

图4-1为半径25mm，长度10mm的导轨试件装置俯视图。

图4-2为半径75mm，长度500mm的导轨试件装置俯视图。

图4-3为半径100mm，长度1000mm的导轨试件装置俯视图。

图中，1、移动式底部支座，2、螺孔，3、后侧固定板，4、插销按钮，5、支架底板，6、定位孔，7、导轨，8、螺片。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照图1～图4，一种适合多尺寸试样的霍普金森杆支承装置，包括移动式底部支座、侧边支承件组成，共有四种规格。

左右侧边支承件可根据试件的直径大小进行更换，主要适用于四种不同规格的霍普金森杆试件，四种规格中的直径分别为25mm， 50mm，75mm，100mm。凹型槽中部的滑轮及侧边支撑件上的滑轮可减少试件的滑动摩擦，提高实验的准确性。

移动式底部支座：总体尺寸长200mm，高140mm，宽30mm，如图所示。底部支座分两部分，上部为支承部件，下部为移动部件。

移动式底部支座上部为凹型槽，槽深30mm，底部与侧边槽板厚均为20mm；槽底中间安装了一个Φ30的中心滑轮，且滑轮顶部略超过木块上表面；在滑轮两侧距滑轮中心40mm处各有一个直径为 20mm，深度为15mm的榫眼，用于与侧边支承件相榫接。

下部为导轨环件安装在支架导轨上，圆环内直径为40mm，外直径为50mm，厚度为5mm，导轨环件下为按钮插销固定装置，长 145mm，插头截面为Φ40的圆，按钮截面为Φ26的圆，按钮按下进深为20mm，可通过按钮和后方木板的洞口来调整圆环固定或松开。

侧边支承件：分左支承件及右支承件，左右支承件尺寸及其构造为镜像对称。下面以左侧支承件为例。针对不同直径试件的侧边支承件尺寸不同，宽度统一都为30mm，其余具体不同尺寸如下:

当试件直径为25mm时，可采用2片宽度为62.5mm、高度20mm 的支撑片进行实验，所对应的圆直径为35mm；

当试件直径为50mm时，可采用2片宽度为50mm、高度30mm 的支撑片进行实验，所对应的圆直径为60mm；

当试件直径为75mm时，可采用2片宽度为37.5mm、高度42.5mm 的支撑片进行实验,所对应的圆直径为85mm；

当试件直径为100mm时，可采用2片宽度为25mm、高度60mm 的支撑片进行实验,所对应的圆直径为110mm；

垫片采用半U型的光滑弧形面，且在弧形面上安装了一个Φ10mm 的小滑轮；支承件下距支承件长边30mm处有高15mm，截面为Φ20mm 的榫头，与底部支座相榫接。

可移动导轨支架：可移动导轨支架由金属支架、导轨组成。

作用：径向可拆换装置可在可移动导轨支架上移动，为不同长度的试件提供合适的支撑位置；且随着试件长度的增大，可增多径向可拆换装置的数量。此单个装置可适用于长度为10-500mm的霍普金森杆试件装置；多个组装则可适应更大长度范围试件的试验。

①金属支架由长为530mm、宽210mm，厚20mm的底板、两侧为高110mm，厚15mm木板组成，后侧木板高170mm，厚为10mm，并有若干个Φ40mm的圆孔，且相邻两圆孔间间距为50mm，从左至右分别将孔标志为1、2、3、4至5。

②导轨：左右侧板对角线交接的中心处以Φ40mm，长为500mm 的圆柱体连接。

针对不同径向尺寸：

①Φ＝25mm：将宽度为62.5mm的两个侧边支承件与底部支座相榫接，使两者稳定固定连接；将Φ＝25mm的试件放到两个侧边支承件之间，且与底部支座的滑轮相触，保证试件、侧边支撑件、底部支座同时保持稳定。

②Φ＝50mm：将宽度为50mm的两个侧边支承件与底部支座相榫接，使两者稳定固定连接；将Φ＝50mm的试件放到两个侧边支承件之间，且与底部支座的滑轮相触，保证试件、侧边支撑件、底部支座同时保持稳定。

③Φ＝75mm：将宽度为37.5mm的两个侧边支承件与底部支座相榫接，使两者稳定固定连接；将Φ＝75mm的试件放到两个侧边支承件之间，且与底部支座的滑轮相触，保证试件、侧边支撑件、底部支座同时保持稳定。

④Φ＝100mm：将宽度为25mm的两个侧边支承件与底部支座相榫接，使两者稳定固定连接；将Φ＝100mm的试件放到两个侧边支承件之间，且与底部支座的滑轮相触，保证试件、侧边支撑件、底部支座同时保持稳定。

针对不同长度：

①L＝10-200mm：将试件放入两垫片之间，此时只需要一个支撑装置即可。松开圆环的按钮，将支撑装置移动到导轨支架中心3号孔处，最后扣紧圆环的按钮。

②L＝200-500mm：将试件放入两垫片之间，此时需要3个支撑装置即可。松开圆环的按钮，将支撑装置移动到2、3、4孔处，最后扣紧圆环的按钮。

③L＝500-1000mm：将试件放入两垫片之间，此时需要3个支撑装置即可。松开圆环的按钮，将支撑装置移动到1、3、5孔处，最后扣紧圆环的按钮。

④L>1000mm：将L>1000mm的试件放入两垫片之间，此时需要两个及以上可移动导轨支架装置组装(实际操作视试件长可再调节导轨支架装置数量)，每个导轨支架上需3个移动式底部支座共6 个。松开圆环的按钮，将支撑装置移动到1、3、5孔处，最后扣紧圆环的按钮。

以三个具体实例对此装置操作过程进行说明。

实例1：Φ＝25mm,l＝10mm的试件：将一个移动式底部支座的圆环与支架中的圆柱相扣；将宽度为62.5mm的两个侧边支承件与1个底部支座相榫接，使两者稳定固定连接；将Φ＝25mm的试件放到两个侧边支承件之间，且与底部支座的滑轮相触，保证试件、侧边支撑件、底部支座同时保持稳定；将底部支座移动到3号孔处，将按钮按下固定；调整固定试件；进行霍普金森杆实验，如图。

实例2：Φ＝75mm,l＝500mm的试件：将三个移动式底部支座的圆环依次与支架中的圆柱相扣；分别将宽度为25mm的两个侧边支承件支撑片与一个底部支座相榫接，使两者稳定固定连接，共需六个支撑片；通过三个底部支座的侧边支承件将Φ＝100mm的试件进行支撑，且试件与三个底部支座的滑轮都相触，同时保证试件、三个侧边支撑件、三个底部支座保持稳定；分别将三个底部支座移动到到第1、3、5孔处，将按钮按下固定；调整固定试件；进行霍普金森杆实验，如图。

实例3：Φ＝100mm,l＝1000mm的试件：将2个可移动导轨支架相组装，每个导轨上安装三个移动式底部支座；分别将宽度为25mm的两个侧边支承件支撑片与一个底部支座相榫接，使两者稳定固定连接，共需12个支撑片；通过2个底部支座的侧边支承件将Φ＝100mm的试件进行支撑，且试件与3个底部支座的滑轮都相触，同时保证试件、2个侧边支撑件、6个底部支座保持稳定；分别各将两个导轨上的3个底部支座移动到到第1、3、5孔处，将按钮按下固定；调整固定试件；进行霍普金森杆实验，如图。

Claims (8)

1.一种适合多尺寸试样的霍普金森杆支承装置，其特征在于：所述支承装置包括可移动导轨支架和至少两个径向可拆换支承组件，所述径向可拆换支承组件包括移动式底部支座和侧边支承件，所述移动式底部支座的上部为支撑部件，下部为移动部件，所述支撑部件呈凹槽形，侧边支承件分为左支承件和右支承件，所述左支承件和右支承件镜像对称设置，所述左支承件和右支承件可拆换地固定在所述支撑部件的凹槽内，所述左支承件和右支承件的弧面形成供霍普金森杆放置的工位；所述移动部件可移动地套装在所述可移动导轨支架上。

2.如权利要求1所述的适合多尺寸试样的霍普金森杆支承装置，其特征在于：所述支撑部件的槽底中间安装中心滑轮，所述左支承件和右支承件的弧面上安装小滑轮。

3.如权利要求1或2所述的适合多尺寸试样的霍普金森杆支承装置，其特征在于：在中心滑轮两侧设置榫眼，所述左支承件和右支承件分别设有榫头，所述榫头插接在所述榫眼内。

4.如权利要求1或2所述的适合多尺寸试样的霍普金森杆支承装置，其特征在于：所述可移动导轨支架包括支架和导轨，所述导轨安装在支架上，所述移动部件可移动地套装在所述导轨上。

5.如权利要求4所述的适合多尺寸试样的霍普金森杆支承装置，其特征在于：所述移动部件为导轨环件，所述导轨环件下方为按钮插销固定装置，所述导轨上开有定位孔，所述按钮插销固定装置与所述定位孔配合。

6.如权利要求5所述的适合多尺寸试样的霍普金森杆支承装置，其特征在于：所述按钮插销固定装置包括插销按钮，所述插销按钮穿过所述定位孔定位在支架上。

7.如权利要求6所述的适合多尺寸试样的霍普金森杆支承装置，其特征在于：所述支架包括支架底板和后侧固定板，所述插销按钮定位在所述后侧固定板上。

8.如权利要求4所述的适合多尺寸试样的霍普金森杆支承装置，其特征在于：所述支架的一端设置螺孔，所述支架的另一侧设置螺片。