一种材料大变形冲击拉伸实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种材料大变形冲击拉伸实验装置，特点是包括支架、管状的入射杆、透射杆和撞击杆，支架的上端设置有支承块，透射杆竖直设置，透射杆的上端与支承块固定连接，入射杆的材质、长度、直径均与透射杆相同，入射杆竖直设置在透射杆的下方且与透射杆同轴，入射杆的下端一体设置有凸台，被测试件固定在透射杆的下端与入射杆的上端之间，入射杆靠近下端的内表面上固定两片沿轴向中心面对称第一应变片，透射杆靠近下端的内表面上固定两片沿轴向中心面对称的第二应变片；优点是实现了持续稳定的实验应变率；且在与传统霍普金森拉杆实验同样最大应变下，本实验装置的应变率可达到10S

【技术实现步骤摘要】
一种材料大变形冲击拉伸实验装置
本技术涉及一种用于测试材料动态性能的实验装置，尤其涉及一种材料大变形冲击拉伸实验装置。
技术介绍
工程材料在动态加载条件下的力学响应特性及破坏条件的确定是工程设计、工程仿真与分析的最基本的前提条件之一。其通常采用材料本构方程及相应参数和材料破坏条件来描述，且需要通过材料动态加载实验来确定。分离式霍普金森拉杆是现今最为广泛使用并被认为可靠、有效的测试材料高应变率下拉伸力学特性的实验装置，可用来测试各种工程材料在102～103S-1量级应变率范围内的动态应力-应变曲线及材料的破坏应变。与其它测试技术相比，霍普金森拉杆实验具有加载平稳可控、测试精度高、装置耐用可靠等优点。但是传统的霍普金森拉杆在装置总长度有限的情况下，其只能在较高应变率下实现较大的实验应变，而在100S-1量级的应变率下通常无法达到足够大的实验应变从而无法测得材料的破坏应变。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种可实现试件在10S-1量级应变率下的材料动态拉伸应力-应变曲线测试以及在100s-1量级应变率下材料的拉伸破坏应变测试的材料大变形冲击拉伸实验装置。本技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种材料大变形冲击拉伸实验装置，包括支架、管状的入射杆、透射杆和撞击杆，所述的支架的上端设置有支承块，所述的透射杆竖直设置，且所述的透射杆的上端与所述的支承块固定连接，所述的支架上固定设置有高压气炮，所述的透射杆竖直向下穿过所述的高压气炮，且所述的透射杆与所述的高压气炮中的炮管同轴设置，所述的高压气炮的上端与所述的透射杆之间密封，所述的撞击杆同轴设置在所述的炮管中且同轴套设在所述的透射杆外，所述的入射杆的材质、长度、直径均与所述的透射杆相同，所述的入射杆竖直设置在所述的透射杆的下方且与所述的透射杆同轴，所述的入射杆的下端一体设置有凸台，所述的支架的下端固定设置支撑弹簧，所述的支撑弹簧竖直支撑在所述的凸台的下端面上，所述的凸台的正下方设置吸能块，所述的入射杆上同轴套设导管，所述的导管与所述的支架固定，所述的入射杆与所述的导管之间具有可供所述的撞击杆滑入的间隙，被测试件固定在所述的透射杆的下端与所述的入射杆的上端之间，所述的入射杆靠近下端的内表面上固定两片沿轴向中心面对称的用于测试入射波应变信号的第一应变片，所述的透射杆靠近下端的内表面上固定两片沿轴向中心面对称的用于测试透射波应变信号的第二应变片，所述的第一应变片和所述的第二应变片分别与超动态应变仪电连接。进一步地，所述的入射杆和所述的透射杆的材料均为高强弹簧钢或铝合金。进一步地，所述的支承块与所述的支架的上端之间固定设置有缓冲弹簧。进一步地，所述的支承块的材料波阻抗大于等于所述的透射杆的材料波阻抗，且所述的支承块的横截面积大于等于透射杆横截面积的100倍，所述的支承块的重量大于等于所述的透射杆重量的50倍。进一步地，所述的入射杆与所述的撞击杆之间满足关系：1.05×(L0/C0)≤(L1/C1)≤1.1×(L0/C0)，其中：L0、L1分别为入射杆、撞击杆的长度，C0、C1分别为入射杆、撞击杆中的一维应力波速。进一步地，所述的第一应变片到所述的入射杆下端的距离大于等于2倍的入射杆管外径、小于等于3倍的入射杆管外径，所述的第二应变片到所述的透射杆下端的距离大于等于2倍的透射杆管外径、小于等于3倍的透射杆管外径。与现有技术相比，本技术的优点是由于透射杆的上端面固定设置有支承块，撞击杆撞击凸台，入射杆对被测试件进行加载后，利用透射杆的上端产生反射加载波，实现对被测试件的二次持续加载，使总实验时长为传统霍普金森拉杆实验时长的4倍或4倍以上，且实验应变率的恒定性在一次加载过程中与传统霍普金森拉杆实验完全相同，在二次加载过程中与传统霍普金森拉杆实验差别很小，即实现了持续稳定的实验应变率；而且在与传统霍普金森拉杆实验同等实验应变率下，本实验装置所测试的被测试件的变形可达到传统霍普金森拉杆实验的4倍以上，或在与传统霍普金森拉杆实验同样最大应变下，本实验装置的实验应变率可低于传统霍普金森拉杆实验的1/4以下并可达到10S-1量级，而且还可实现在100s-1量级应变率下材料的拉伸破坏应变测试；此外，本实验装置可适用于包括金属等的各种工程材料的测试。附图说明图1为本技术的结构示意图。具体实施方式以下结合附图实施例对本技术作进一步详细描述。如图所示，一种材料大变形冲击拉伸实验装置，包括支架1、管状的入射杆7、透射杆4和撞击杆6，支架1的上端设置有支承块2，支承块2与支架1的上端之间固定设置有缓冲弹簧3，透射杆4竖直设置，透射杆4的上端与支承块2固定连接，支承块2的材料波阻抗大于等于透射杆4的材料波阻抗，且支承块2的横截面积大于等于透射杆4横截面积的100倍，支承块2的重量大于等于透射杆4重量的50倍，支架1上固定设置高压气炮5，透射杆4竖直向下穿过高压气炮5，且透射杆4与高压气炮5中的炮管51同轴设置，高压气炮5的上端与透射杆4之间密封，撞击杆6同轴设置在炮管51中且同轴套设在透射杆4外，入射杆7的材质、长度、直径均与透射杆4相同，入射杆7竖直设置在透射杆4的下方且与透射杆4同轴，入射杆7的下端一体设置有凸台71，支架1的下端固定设置支撑弹簧8，支撑弹簧8竖直支撑在凸台71的下端面上，凸台71的正下方设置有吸能块9，入射杆7上同轴套设导管10，导管10与支架1固定，入射杆7与导管10之间具有可供撞击杆6滑入的间隙14，且入射杆7与撞击杆6之间满足关系：1.05×(L0/C0)≤(L1/C1)≤1.1×(L0/C0)，其中：L0、L1分别为入射杆7、撞击杆6的长度，C0、C1分别为入射杆7、撞击杆6中的一维应力波速，被测试件11固定在透射杆4的下端与入射杆7的上端之间，入射杆7靠近下端的内表面上固定两片沿轴向中心面对称的用于测试入射波应变信号的第一应变片12，第一应变片12到入射杆7下端的距离大于等于2倍的入射杆7的管外径、小于等于3倍的入射杆7的管外径，透射杆4靠近下端的内表面上固定两片沿轴向中心面对称的用于测试透射波应变信号的第二应变片13，第二应变片13到透射杆4下端的距离大于等于2倍的透射杆4的管外径、小于等于3倍的透射杆4的管外径，第一应变片12和第二应变片13分别与超动态应变仪(图中未显示)电连接。上述实施例中，入射杆7和透射杆4的材料均为高强弹簧钢或铝合金。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种材料大变形冲击拉伸实验装置，其特征在于包括支架、管状的入射杆、透射杆和撞击杆，所述的支架的上端设置有支承块，所述的透射杆竖直设置，且所述的透射杆的上端与所述的支承块固定连接，所述的支架上固定设置有高压气炮，所述的透射杆竖直向下穿过所述的高压气炮，且所述的透射杆与所述的高压气炮中的炮管同轴设置，所述的高压气炮的上端与所述的透射杆之间密封，所述的撞击杆同轴设置在所述的炮管中且同轴套设在所述的透射杆外，所述的入射杆的材质、长度、直径均与所述的透射杆相同，所述的入射杆竖直设置在所述的透射杆的下方且与所述的透射杆同轴，所述的入射杆的下端一体设置有凸台，所述的支架的下端固定设置支撑弹簧，所述的支撑弹簧竖直支撑在所述的凸台的下端面上，所述的凸台的正下方设置吸能块，所述的入射杆上同轴套设导管，所述的导管与所述的支架固定，所述的入射杆与所述的导管之间具有可供所述的撞击杆滑入的间隙，被测试件固定在所述的透射杆的下端与所述的入射杆的上端之间，所述的入射杆靠近下端的内表面上固定两片沿轴向中心面对称的用于测试入射波应变信号的第一应变片，所述的透射杆靠近下端的内表面上固定两片沿轴向中心面对称的用于测试透射波应变信号的第二应变片，所述的第一应变片和所述的第二应变片分别与超动态应变仪电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种材料大变形冲击拉伸实验装置，其特征在于包括支架、管状的入射杆、透射杆和撞击杆，所述的支架的上端设置有支承块，所述的透射杆竖直设置，且所述的透射杆的上端与所述的支承块固定连接，所述的支架上固定设置有高压气炮，所述的透射杆竖直向下穿过所述的高压气炮，且所述的透射杆与所述的高压气炮中的炮管同轴设置，所述的高压气炮的上端与所述的透射杆之间密封，所述的撞击杆同轴设置在所述的炮管中且同轴套设在所述的透射杆外，所述的入射杆的材质、长度、直径均与所述的透射杆相同，所述的入射杆竖直设置在所述的透射杆的下方且与所述的透射杆同轴，所述的入射杆的下端一体设置有凸台，所述的支架的下端固定设置支撑弹簧，所述的支撑弹簧竖直支撑在所述的凸台的下端面上，所述的凸台的正下方设置吸能块，所述的入射杆上同轴套设导管，所述的导管与所述的支架固定，所述的入射杆与所述的导管之间具有可供所述的撞击杆滑入的间隙，被测试件固定在所述的透射杆的下端与所述的入射杆的上端之间，所述的入射杆靠近下端的内表面上固定两片沿轴向中心面对称的用于测试入射波应变信号的第一应变片，所述的透射杆靠近下端的内表面上固定两片沿轴向中心面对称的用于测试透射波应变信号的第二应变片，所述的第一应变片...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋力，郭鑫，蒋世婕，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33