The invention relates to an experimental method for testing the dynamic mechanical properties of a material, in particular a single axis and two-way loading separation Hopkinson pressure rod and a pull rod device and an experimental method. The invention provides a single axis bidirectional loading separation Hopkinson pressure bar and a pull rod device and an experimental method. The device includes a loading device and two incident rods. The loading device includes a power supply, a capacitor charger and a loading gun. The capacitor charger uses a power supply part of an existing electromagnetic riveting device and two references. The same load guns are connected in parallel and connected to the capacitor charger. In the invention, the incident waves on both sides are loaded simultaneously and symmetrically, to realize symmetrical loading of the sample to reduce the stress balance time in the sample, and to increase the strain rate of the specimen, thus overcoming the low strain rate of the existing equipment and the uncertainty of the elastic section.
【技术实现步骤摘要】
一种单轴双向加载分离式霍普金森压杆及拉杆装置和实验方法
本专利技术涉及材料动态力学性能测试的实验方法,具体是一种单轴双向加载分离式霍普金森压杆及拉杆装置及实验方法。
技术介绍
目前,在材料科学领域中测量材料在高应变率下的拉伸力学性能时使用最广泛的就是分离式霍普金森拉杆技术。这一方法的基本原理是:将短试样置于两根拉杆之间,通过加速的质量块,短杆撞击或者爆炸产生的加速脉冲,对试样进行拉伸加载。同时利用粘在拉杆上并距杆端部一定距离的应变片来记录脉冲信号。如果拉杆保持弹性状态,那么杆中的应力脉冲将以弹性波速无失真地传播。这样粘贴在拉杆上的应变片就能够测量到作用于杆端的载荷随时间的变化历程。分离式霍普金森压杆一般用来测量在高应变率下材料的塑性流动行为,在加载的最初阶段,试样两端力还未达到平衡,试验数据的可信度比较差,导致计算材料特性在弹性段有部分无效数据。当应力波在试样中来回反射3~5个来回时,试样两端力达到平衡,试验数据才有效。由于在加载初期,试样的应力不均匀,导致所测材料性能的弹性段不准确,因此霍普金森杆一般只用于测量材料的塑性段的力学性能。有一些学者研究过用霍普金森杆测量材料的弹性模量,但最终得到的结论是这种方法是不可行的。霍普金森杆虽然用于测量材料的高应变率特性,但是由于压杆自身的属性限制,其所能达到的最大应变率是有限的。目前提高应变率的方法是提高撞击杆速度,以及采用微型霍普金森杆,采用微型试样。然而,压杆的强度限制了子弹的装机速度,而对于很多材料来说,微小试样很难加工。因此需要在压杆直径和试样尺寸不受限制的条件下,找到更好的解决方法。20世纪60年代美国波 ...
【技术保护点】
1.一种单轴双向加载分离式霍普金森压杆及拉杆装置,包括加载装置和两个入射杆,所述加载装置包括电源、电容充电器和加载枪,所述电容充电器采用现有电磁铆接设备的供电部分,并将两个参数相同的加载枪并联连接后,接入所述电容充电器中。
【技术特征摘要】
1.一种单轴双向加载分离式霍普金森压杆及拉杆装置,包括加载装置和两个入射杆,所述加载装置包括电源、电容充电器和加载枪,所述电容充电器采用现有电磁铆接设备的供电部分,并将两个参数相同的加载枪并联连接后,接入所述电容充电器中。2.根据权利要求1所述的单轴双向加载分离式霍普金森压杆及拉杆装置,其特征在于,所述两个入射杆采用常规的分离式霍普金森压杆的入射杆形式,材料为钛合金。3.根据权利要求1或2所述的单轴双向加载分离式霍普金森压杆及拉杆装置,其特征在于,所述两个入射杆圆周面上采用常规方法分别粘贴有一对应变片。4.根据权利要求1或2所述的单轴双向加载分离式霍普金森压杆及拉杆装置,其特征在于,所述两个入射杆同轴安装,所述两个加载枪分别位于所述两个入射杆的两端。5.根据权利要求1或2所述的单轴双向加载分离式霍普金森压杆及拉杆装置,其特征在于,入射杆的长度L设计时遵循式(A)的关系,以避免在入射杆中点处所测的反射波和入射波进行叠加:L≥CT(A)其中,C为应力波在入射杆中的传播速度,T为所施加的入射波周期。6.根据权利要求1或2所述的单轴双向加载分离式霍普金森压杆及拉杆装置,其特征在于,所述入射杆一端加工有连接凸台的外螺纹,另一端加工有连接试样的内螺纹。7.根据权利要求3所述的单轴双向加载分离式霍普金森压杆及拉杆装置,其特征在于,还包括与所述应变片相连的数据采集器。8.一种根据前述任一权利要求所述的单轴双向加载分离式霍普金森压杆及拉杆装置的实验方法,包括如下步骤:步骤1.排布器材:将两个加载枪、两个入射杆按常规方法同轴顺序安装在实验台上,并使所述入射杆在轴线方向能够自由移动;两个入射杆采用常规的分离式霍普金森压杆的入射杆形式;将一个常规的分离式霍普金森试样安装在两个入射杆之间;步骤2.粘贴应变片:采用常规方法在两个入射杆圆周面上分别粘贴一对应变片,在应变片的引脚上焊接应变片引线,为了屏蔽电磁干扰,所述应变片引线采用双芯屏蔽线接入惠斯通电桥中;同时,所述的惠斯通电桥输出信号采用双芯屏蔽信号线接入数据采集器的输入端;步骤3.进行加载并处理数据:将电容充电器充电电压设置为X伏并充电,其中X为具体所需的电压值,并且在电容充电器的额定电压以内,待充电完成后,使电容充电器对两个加载枪进行放电,由于两个加载枪的参数相同,并且是并联接入电容充电器,因此放电电流会同步并且均匀地分配到两个加载枪中,从而在两个加载枪中产生相同的压缩波,能够实现对试样的对称加载。9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述试样为常规的分离式霍普金森压缩试样,所述压缩试样夹装在两个入射杆之间,将两个加载枪采用压缩方式与入射杆进行装配,具体方法为:将压缩头与放大器连接,定位筒穿过主线圈的通孔,加载枪的压缩头所在的一端靠近入射杆;将压缩头的应力波输出段与入射杆端面同轴充分贴合;所述的两个压缩波分别传入两个入射杆中,并...
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