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一种基于波分解的真二维分离式霍普金森压杆实验装置制造方法及图纸

技术编号:18457551 阅读:28 留言:0更新日期:2018-07-18 12:13
本发明专利技术涉及二维分离式霍普金森压杆技术领域,特别涉及一种基于波分解的真二维分离式霍普金森压杆实验装置,由同一个加载装置产生应力波,保证了应力波的同步性;二波分解装置能够将压缩波的分解到其他方向上,实现了波的转向,其转向后的波仍然符合一维应力波理论;应变片测量的波形就是加载波形,因此后期数据处理和分析很容易进行。

A real two dimensional split Hopkinson pressure bar experimental device based on wave decomposition

The invention relates to the technical field of two-dimensional separated Hopkinson pressure bar, especially a true two-dimensional separation type Hopkinson pressure rod experimental device based on wave decomposition, which produces stress waves from the same loading device to ensure the synchronism of stress waves, and the two wave decomposition device can decompose the compression wave into other directions. When the wave is turned, the wave after the steering is still consistent with the theory of one dimensional stress wave; the waveform of the strain gauge is the loading wave, so the data processing and analysis are easy to carry out later.

【技术实现步骤摘要】
一种基于波分解的真二维分离式霍普金森压杆实验装置
本专利技术涉及二维分离式霍普金森压杆
,特别涉及一种基于波分解的真二维分离式霍普金森压杆实验装置。
技术介绍
材料在冲击作用下的强度是衡量材料安全的一个重要指标,通常的材料强度通过一维试验得到,这主要是由于一维试验简单、易操作,所得到的试验数据可靠性高。而实际工程中材料真实的受力过程是在二维或者三维状态下的复杂力学过程,用一维的试验数据来进行计算、模拟以及工程设计将带来一定的误差,因此,本专利技术专利基于波分解,将传统一维方法提升为二维方法,设计具有二维冲击加载的实验装置,研究材料在二维受力状态下的动态力学行为。现有的二维分离式霍普金森压杆实验主要存在以下两个问题:(1)同步性问题;(2)波形处理问题。在传统一维霍普金森压杆基础上,直接在试件二个或三个正交方向施加冲击荷载,难以保证二或三个正交方向上同时产生应力波,通过气体驱动弹丸在二个或者三个方向加载是不可能保证同步性问题。而2011年专利技术专利三维冲击加载实验装置(CN201110141805.4)虽然解决了同步性问题,但由于入射杆是弯曲的,加工困难,冲击波在入射杆中的应力波不再符合一维应力波理论,这对实验的测试和后期分析带来极大的困难,同时由于应力波在弯杆中的波形弥散严重,难以保证恒应变率。因此,从现有的二维、三维分离式霍普金森压杆实验装置来看,同步性、波形恒应变率问题难以同时满足,这给二维、三维冲击实验带来挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于波分解的真二维分离式霍普金森压杆实验装置,在传统的一维分离式霍普金森压杆实验装置的基础上引入波分解装置,实现波的分解与转向,控制波的脉宽和幅值,实现二个加载波的同步性,满足横应变率加载,同时应变片测量的信号即为作用在试件上的波形,更为方便进行真二维分离式霍普金森压杆实验以及后期处理,且在该装置的基础上易于实现三维分离式霍普金森压杆实验。本专利技术的目的通过以下技术方案实现:一种基于波分解的真二维分离式霍普金森压杆实验装置,包括:冲击波加载装置,包括加载杆及用于驱动该加载杆运动并达到一定速度的驱动装置;第一二波分解装置,后端设置有与加载杆的端部平齐的加载面,前端设置有两个对称的分向斜面,加载杆对加载面进行冲击从而产生应力波,第一二波分解装置将所述应力波分解为两个分别垂直于分向斜面方向的脉宽和峰值均相同的应力波;分向杆,用于将应力波沿着杆传播到指定位置,为两个圆柱形杆,分向杆的一端与第一二波分解装置的分向斜面贴合,另一端连接有第二二波分解装置,所述第二二波分解装置的后端设置有与分向杆的端部平齐的加载面,前端设置有两个对称的分向斜面,分向杆的另一端与第二二波分解装置的加载面连接;试件,实验中所要研究的被测材料,呈立方体结构;入射杆,为两个圆柱形杆,用于将应力波传入试件,对试件进行冲击加载,入射杆的一端与试件的一个面贴合,另一端与第二二波分向装置的一个分向斜面贴合,两个入射杆分别与试件的两个相邻面贴合;平衡杆,为两个圆柱形杆,一端与第二二波分解装置的另一个分向斜面贴合,另一端自由,用于控制入射波的脉宽;透射杆,为两个与入射杆规格相同的圆柱形杆,一端与试件的一个面贴合,另一端自由,两个透射杆分别与两个入射杆相对设置,用于测试从试件中透射的应力波;应变片,分别放置在入射杆及透射杆内,用于测试入射杆中的入射波和反射波,以及透射杆中的透射波。其中,所述驱动装置为气体驱动装置或电磁驱动装置。其中,所述平衡杆与入射杆的规格相同。其中,所述透射杆与入射杆的规格相同。作为优选的,所述第一二波分解装置的顶部夹角β的角度为110°,该夹角的两个外侧面为所述的两个分向斜面。作为优选的,所述第二二波分解装置呈梯形,其顶部两个夹角a的角度为10°,两个夹角的外侧面为所述的两个分向斜面。相对于现有技术,本专利技术的有益效果为:本专利技术的基于波分解的真二维分离式霍普金森压杆实验装置,由同一个加载装置产生应力波,试验装置对称,保证了应力波的同步性;二波分解装置能够将压缩波分解到其他方向上,实现了波的转向,其转向后的波仍然符合一维应力波理论;应变片测量的波形就是加载波形,因此后期数据处理和分析很容易进行。附图说明图1为本专利技术的基于波分解的真二维分离式霍普金森压杆实验装置的结构示意图。图2为本专利技术的第一二波分解装置的结构示意图。图3为本专利技术的第二二波分解装置的结构示意图。具体实施方式以下结合附图及具体实施例对本专利技术进行详细描述。实施例1。如图1所示,本实施例提供一种基于波分解的真二维分离式霍普金森压杆实验装置,包括:冲击波加载装置,包括加载杆1及用于驱动该加载杆1运动并达到一定速度的驱动装置;第一二波分解装置2,后端设置有与加载杆1的端部平齐的加载面,前端设置有两个对称的分向斜面,加载杆1对加载面进行冲击从而产生应力波,第一二波分解装置2将所述应力波分解为两个分别垂直于分向斜面方向的脉宽和峰值均相同的应力波;分向杆3,用于将应力波沿着杆传播到指定位置,为两个圆柱形杆,分向杆3的一端与第一二波分解装置2的分向斜面贴合,另一端连接有第二二波分解装置4,所述第二二波分解装置4的后端设置有与分向杆3的端部平齐的加载面,前端设置有两个对称的分向斜面,分向杆3的另一端与第二二波分解装置4的加载面贴合;试件7,实验中所要研究的被测材料,呈立方体结构;入射杆5,为两个圆柱形杆,用于将应力波传入试件7,对试件7进行冲击加载,入射杆5的一端与试件7的一个面贴合,另一端与第二二波分向装置的一个分向斜面贴合,两个入射杆5分别与试件7的两个相邻面贴合;平衡杆6,为两个圆柱形杆,一端与第二二波分解装置4的另一个分向斜面贴合,另一端自由,用于控制入射波的脉宽;透射杆8,为两个与入射杆5规格相同的圆柱形杆,一端与试件7的一个面贴合,另一端自由,两个透射杆8分别与两个入射杆5相对设置,用于测试从试件7中透射的应力波;应变片9,分别粘贴在入射杆5及透射杆8的表面,用于测试入射杆5中的入射波和反射波,以及透射杆8中的透射波。其中,所述驱动装置为气体驱动装置或电磁驱动装置,用于对第一二波分解装置2的加载面进行冲击,从而产生应力波。其中,所述平衡杆6与入射杆5的规格相同,用于控制入射波的脉宽。其中,所述透射杆8与入射杆5的规格相同,用于测试从试件7中透射的应力波。如图2所示,所述第一二波分解装置2的顶部夹角β的角度为110°,该夹角的两个外侧面AB和BC为所述的两个分向斜面,π面为加载面,分向斜面AB和BC与分向杆3是垂直的,且两根分向杆3呈对称分布,因此,冲击加载过程中在忽略摩擦作用的影响下只有轴向加载,实际中可以进一步添加润滑剂减小摩擦,从而减小剪切波。如图3所示,所述第二二波分解装置4呈梯形,其顶部两个夹角a的角度为10°,面ABCD为加载面,两个夹角的外侧面AEHD和BCGF为所述的两个分向斜面,分别对着入射杆5和平衡杆6,面与杆呈垂直分布,因此可以忽略摩擦效应产生的剪切波。平衡杆6的长度可以用于调整入射杆5的冲击波脉宽。所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子;在本专利技术的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,并存在如上所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于波分解的真二维分离式霍普金森压杆实验装置,其特征在于,包括:冲击波加载装置,包括加载杆及用于驱动该加载杆运动并达到一定速度的驱动装置;第一二波分解装置,后端设置有与加载杆的端部平齐的加载面,前端设置有两个对称的分向斜面,加载杆对加载面进行冲击从而产生应力波,第一二波分解装置将所述应力波分解为两个分别垂直于分向斜面方向的脉宽和峰值均相同的应力波;分向杆,用于将应力波沿着杆传播到指定位置,为两个圆柱形杆,分向杆的一端与第一二波分解装置的分向斜面贴合,另一端连接有第二二波分解装置,所述第二二波分解装置的后端设置有与分向杆的端部平齐的加载面,前端设置有两个对称的分向斜面,分向杆的另一端与第二二波分解装置的加载面连接;试件,实验中所要研究的被测材料,呈立方体结构;入射杆,为两个圆柱形杆,用于将应力波传入试件,对试件进行冲击加载,入射杆的一端与试件的一个面贴合,另一端与第二二波分向装置的一个分向斜面贴合,两个入射杆分别与试件的两个相邻面贴合;平衡杆,为两个圆柱形杆,一端与第二二波分解装置的另一个分向斜面贴合,另一端自由,用于控制入射波的脉宽;透射杆,为两个与入射杆规格相同的圆柱形杆,一端与试件的一个面贴合,另一端自由,两个透射杆分别与两个入射杆相对设置,用于测试从试件中透射的应力波;应变片,分别放置在入射杆及透射杆内,用于测试入射杆中的入射波和反射波,以及透射杆中的透射波。...

【技术特征摘要】
1.一种基于波分解的真二维分离式霍普金森压杆实验装置,其特征在于,包括:冲击波加载装置,包括加载杆及用于驱动该加载杆运动并达到一定速度的驱动装置;第一二波分解装置,后端设置有与加载杆的端部平齐的加载面,前端设置有两个对称的分向斜面,加载杆对加载面进行冲击从而产生应力波,第一二波分解装置将所述应力波分解为两个分别垂直于分向斜面方向的脉宽和峰值均相同的应力波;分向杆,用于将应力波沿着杆传播到指定位置,为两个圆柱形杆,分向杆的一端与第一二波分解装置的分向斜面贴合,另一端连接有第二二波分解装置,所述第二二波分解装置的后端设置有与分向杆的端部平齐的加载面,前端设置有两个对称的分向斜面,分向杆的另一端与第二二波分解装置的加载面连接;试件,实验中所要研究的被测材料,呈立方体结构;入射杆,为两个圆柱形杆,用于将应力波传入试件,对试件进行冲击加载,入射杆的一端与试件的一个面贴合,另一端与第二二波分向装置的一个分向斜面贴合,两个入射杆分别与试件的两个相邻面贴合;平衡杆,为两个圆柱形杆,一端与第二二波分解装置的另一个分向斜面贴合,另一端自由,用于控制入射...

【专利技术属性】
技术研发人员:陶为俊庞书孟陈江平浣石
申请(专利权)人:广州大学
类型:发明
国别省市:广东,44

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