动态拉/压与扭同步联合加载实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种动态拉/压与扭同步联合加载实验装置，涉及材料动态力学性能实验设备领域，包括设置在滚动支撑上的透射杆和入射杆，透射杆与入射杆之间安装试件，入射杆上设置有扭转波加载装置和拉伸/压缩波加载装置，所述拉伸/压缩波加载装置与入射杆安装试件端的距离大于扭转波加载装置与入射杆安装试件端的距离，所述拉伸/压缩波加载装置和扭转波加载装置通过信号电路分别与控制器连接。本发明专利技术用于材料动态力学性能研究，可以弥补现有霍普金森拉杆的缺陷，能够实现同时对试件加载拉伸/压缩波和扭转波，使加载的拉伸/压缩波与扭转波同时达到试件，同时还可以记录加载的入射波和从试件反射回的反射波，以满足材料动态力学性能研究的实验要求。

【技术实现步骤摘要】
动态拉/压与扭同步联合加载实验装置
本专利技术涉及材料动态力学性能实验设备领域，尤其涉及一种动态拉/压与扭同步联合加载实验装置。
技术介绍
分离式霍普金森杆是一种研究一维应力状态下材料动态力学性能的有效实验装置。自从1949年Kolsky专利技术分离式霍普金森压杆装置并用其研究一维应力状态下材料动态力学性能以来，动态压缩实验技术不断提高。分离式霍普金森拉杆是目前做材料动态拉伸力学性能研究的主要设备之一。材料的动态抗剪切性能是其动态力学性能之一，对其实验研究工作相对较难，目前主要还是依靠分离式霍普金森扭杆进行。在这三种实验装置中，相比之下，压杆技术相对成熟，而拉杆和扭杆技术都有不小改进空间。材料在服役过程中可能受到动态拉(压)与扭转载荷的联合作用。这种联合作用下材料的行为必然是力学工作者非常感兴趣的重要研究领域。问题的主要难度体现在如何将合适的拉伸(压缩)脉冲与扭转脉冲同时加载到试件上。因为拉伸波(压缩波)与扭转波(剪切波)的传播方式不同，前者是纵波，后者是横波，它们在同样介质中传播的速度不同，纵波速度快，横波速度慢，这给人们将拉伸波与扭转波同时加载到试件上带来了很大困难。因两波存在速度差，太原理工大学赵隆茂教授和王志华教授提出了在杆件靠近试件处同时实然释放拉伸和扭转预贮能的方式产生拉伸和扭转加载脉冲，因到试件距离短，速度差引起的时间差可认为在实验误差范围内。但是这种方法的最大缺陷是难以记录加载的入射波和从试件反射回的反射波。而这两个波记录了实验的重要信息，是对实验结果进行数据处理时不可或缺的原始数据。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种动态拉/压与扭同步联合加载实验装置，同时可以记录加载的入射波和从试件反射回的反射波。本专利技术所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种动态拉/压与扭同步联合加载实验装置，包括设置在滚动支撑上的透射杆和入射杆，透射杆与入射杆之间安装试件，其特征在于：所述入射杆上设置有扭转波加载装置和拉伸/压缩波加载装置，所述拉伸/压缩波加载装置与入射杆安装试件端的距离大于扭转波加载装置与入射杆安装试件端的距离，所述拉伸/压缩波加载装置和扭转波加载装置通过信号电路分别与控制器连接。所述拉伸/压缩波加载装置包括压缩波加载装置和拉伸波加载装置两种。以拉伸为例，所述拉伸波加载装置包括拉伸发射管、设置在拉伸发射管内的拉伸子弹和撞击塞，还包括设置在拉伸子弹左侧的拉伸发射器以及设置在撞击塞右侧的吸收管，拉伸发射管内还设置有触发传感器。所述压缩波加载装置与拉伸波加载装置略有不同，压缩波加载装置独立于入射杆。所述扭转波加载装置包括旋转加载盘和夹紧与瞬时释放装置，夹紧与瞬时释放装置设置在试件与旋转加载盘之间，离试件距离根据杆材料的纵波和横波波速及释放装置所需的释放时间确定。所述控制器为触发信号采集与瞬时释放控制器，控制器通过信号电路连接拉伸/压缩波加载装置的触发传感器，控制器通过信号电路连接扭转波加载装置的夹紧与瞬时释放装置。所述控制器为拉伸/压缩加载脉冲产生与扭转预贮能瞬时释放控制器，控制器通过信号电路连接拉伸/压缩波加载装置和扭转预贮能瞬时释放装置。以拉伸为例，拉伸发射器发射的拉伸子弹在入射杆的中空腔体(拉伸发射管)中向撞击塞方向运动并撞击撞击塞，在入射杆中产生一个拉伸应力波并给出扭转预贮能瞬时释放控制器一个触发电信号。所述控制器在接到上述触发电信号后，能在数百微秒时间内快速释放夹紧与瞬时释放装置(每次释放所需时间相差不超过20微秒)，从而释放扭转变形能形成扭转应力波。所述夹紧与瞬时释放装置为一液压环抱式锁紧与释放机构。所述触发信号采集与瞬时释放控制器能调整夹紧与瞬时释放装置的具体释放时间以保证拉伸应力波与扭转应力波同时到达试件。本专利技术提供的动态拉/压与扭同步联合加载实验装置，用于材料动态力学性能研究，可以弥补现有霍普金森拉/压杆与扭杆组合的缺陷，能够实现同时对试件加载拉伸/压缩波和扭转波，使加载的拉伸/压缩波与扭转波同时达到试件，同时还可以记录加载的入射波和从试件反射回的反射波，以满足实验研究材料动态力学性能的要求。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。其中，1.滚动支撑；2.透射杆；3.试件；4.入射杆；5.扭转波加载装置；6.拉伸波加载装置；7.控制器；51.夹紧与瞬时释放装置；52.杆件预扭段；53.旋转加载盘；61.拉伸发射器；62.拉伸子弹；63.拉伸发射管；64.触发传感器；65.撞击塞；66.吸收管。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本专利技术，但不是用来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，一种动态拉与扭同步联合加载实验装置，包括设置在滚动支撑1上的透射杆2和入射杆4，透射杆2与入射杆4之间安装试件3，入射杆4上设置有扭转波加载装置5和拉伸波加载装置6，拉伸波加载装置6与入射杆4安装试件3的一端的距离大于扭转波加载装置5与入射杆4安装试件3的一端的距离，拉伸波加载装置6和扭转波加载装置5通过信号电路分别与控制器7连接；拉伸波加载装置6包括拉伸发射管63、设置在拉伸发射管63内的拉伸子弹62和撞击塞65，还包括设置在拉伸子弹62左侧的拉伸发射器61以及设置在撞击塞65右侧的吸收管66，拉伸发射管63内还设置有触发传感器64，触发传感器64在拉伸子弹62撞击撞击塞65的瞬间向控制器7发出触发电信号；扭转波加载装置5包括旋转加载盘53和夹紧与瞬时释放装置51，夹紧与瞬时释放装置51设置在靠近试件3的一侧，旋转加载盘53跟夹紧与瞬时释放装置51之间的入射杆段为杆件预扭段52；控制器7为触发信号采集与瞬时释放控制器，控制器7通过信号电路连接拉伸/压缩波加载装置6的触发传感器64，控制器7通过信号电路连接扭转波加载装置5的夹紧与瞬时释放装置51，控制器7接收到触发传感器64发来的触发信号后，控制夹紧与瞬时释放装置51释放扭转波，扭转波的释放较接收到触发信号有所延迟，保证扭转波与拉伸/压缩波同时到达试件，延迟的时间通过计算预先设定好。在实验准备工作就绪后，调整好控制器7延时时间，安装试件3，然后利用夹紧与瞬时释放装置51锁紧杆件预扭段52，液压驱动旋转加载盘53使杆件预扭段52产生扭转变形，贮存扭转变形能，启动拉伸发射器61，拉伸子弹62在高压气体作用下向撞击塞65运动，撞击的同时发出一个触发电信号。该撞击在拉伸发射管63中同时产生一个拉伸应力波透进入射杆4向试件方向运动。控制器7在接到上述触发电信号后，在设定的时间内释放夹紧与瞬时释放装置51，杆件预扭段52贮存的扭转应变能获得释放并在入射杆4中形成一个扭转应力波向试件3方向传播。由于夹紧与瞬时释放装置51是按预先计算得到的时间(即上述延时时间)工作的，因而可以保证后产生的扭转应力波(扭转波)与先前产生的拉伸应力波(拉伸波)同时到达试件以达到本装置的设定目标。本专利技术较好地解决了拉伸脉冲与扭转脉冲难以同时到达试件的问题。以上显示和描述了本专利技术用于拉伸与扭转同步联合加载的基本原理、主要特征和本专利技术的优点，至于压缩与扭转联合加载可依本原理和此实施方式方便实现。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本专利技术的优选例，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态拉/压与扭同步联合加载实验装置，包括设置在滚动支撑上的透射杆和入射杆，透射杆与入射杆之间安装试件，其特征在于：所述入射杆上设置有扭转波加载装置和拉伸/压缩波加载装置，所述拉伸/压缩波加载装置与入射杆安装试件端的距离大于扭转波加载装置与入射杆安装试件端的距离，所述拉伸/压缩波加载装置和扭转波加载装置通过信号电路分别与控制器连接。

【技术特征摘要】
1.一种动态拉/压与扭同步联合加载实验装置，包括设置在滚动支撑上的透射杆和入射杆，透射杆与入射杆之间安装试件，其特征在于：所述入射杆上设置有扭转波加载装置和拉伸/压缩波加载装置，所述拉伸/压缩波加载装置与入射杆安装试件端的距离大于扭转波加载装置与入射杆安装试件端的距离，所述拉伸/压缩波加载装置和扭转波加载装置通过信号电路分别与控制器连接；所述扭转波加载装置包括旋转加载盘和夹紧与瞬时释放...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵江霞，孙贵文，
申请(专利权)人：赵江霞，
类型：发明
国别省市：安徽;34