一种基于数控驱动的高低温同步耦合Hopkinson压杆试验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数控驱动的高低温同步耦合Hopkinson压杆试验系统，系统包括高压气室、炮管、入射杆、应变片、入射杆驱动控制系统、温控炉、透射杆驱动控制系统、透射杆、吸能装置、总控制箱以及应变采集模块，高压气室通过一电磁阀连接炮管，炮管、入射杆、温控炉、透射杆以及吸能装置按指定方向依次同轴排列，入射杆和透射杆的表面均贴设有应变片，应变采集模块通过导线与应变片连接；入射杆驱动控制系统装设在入射杆旁，透射杆驱动控制系统装设在透射杆旁；总控制箱通过导线分别连接电磁阀、入射杆驱动控制系统和透射杆驱动控制系统；炮管内腔装有子弹，温控炉的轴心位置还放置有一试样；本发明专利技术实现了Hopkinson压杆试验中入射杆、试样和透射杆的自动同步组装。

A Synchronized Coupling Hopkinson Pressure Bar Test System Based on NC Drive

The invention discloses a high and low temperature synchronously coupled Hopkinson pressure bar test system based on numerical control drive, which comprises a high pressure chamber, a gun barrel, an incident rod, a strain gauge, an incident rod drive control system, a temperature control furnace, a transmission rod drive control system, a transmission rod, an energy absorbing device, a master control box and a strain acquisition module. The high pressure gas chamber connects the gun barrel, the gun barrel and the strain acquisition module through The incident rod, the temperature control furnace, the transmission rod and the energy absorption device are arranged coaxially in the specified direction. The surface of the incident rod and the transmission rod are attached with strain gauges, and the strain acquisition module is connected with the strain gauges through wires; the driving control system of the incident rod is installed beside the incident rod, and the driving control system of the transmission rod is installed beside the transmission rod; the main control box is connected with the solenoid valve and the incident rod respectively through wires. The rod driving control system and the transmission rod driving control system; the gun barrel is filled with bullets, and a sample is placed at the axis position of the temperature control furnace; the automatic synchronous assembly of the incident rod, the sample and the transmission rod in the Hopkinson pressure rod test is realized.

【技术实现步骤摘要】
一种基于数控驱动的高低温同步耦合Hopkinson压杆试验系统
本专利技术属于工程
，尤其涉及一种基于数控驱动的高低温同步耦合Hopkinson压杆试验系统。
技术介绍
目前Hopkinson压杆主要用于常温和较低温度下对试样力学性能的测量，而在实际应用中，尤其是航空航天领域，材料的的力学性能以及破坏过程一般都是处于超高温状态下，因此，认识材料在超高温条件下的力学响应特征就成为相关领域的研究热点。要进行高温试验，一种方法是将整个试验系统置于高温环境，另一种方法就是局部加热。在Hopkinson压杆试验中，要对整个试验系统进行加热不仅非常困难，而且也是不合适的，所以必须对试样进行局部加热。一般有两种试验方案，一种方案是将试样与一部分压杆同时进行加热，但由于入射杆和透射杆都是热的良导体，这样在入射杆和透射杆上形成温度梯度，会对实验结果造成影响；另一种方案是将试样与入射杆和透射杆分离，将试样加热到预定温度，再使加载杆与试样接触后立即加载。现有的同步组装方式主要有滑块导轨定位试样式（CN103674738B）和高压气体驱动压杆式（CN106248496A和CN188851A）。滑块定位式通过将试样加热到指定问题后，沿滑块将试样释放到预设位置，并通过高压气泵将入射杆和透射杆推到与试样接触，这种方式冷接触时间相对长，主要针对热传导率低的材料，如岩石、混凝土等。高压气体驱动压杆式，可以实现较短的冷接触时间，但是稳定性相对差，并且驱动装置驱动压杆的速度与气体压力是非线性的，不利于系统的调试和参数的设置；另外，压杆与试样接触时为撞击方式，反弹现象明显。
技术实现思路
针对上述现有技术中的问题，本专利技术于提出一种基于数控驱动的高低温同步耦合Hopkinson压杆试验系统，用以解决Hopkinson压杆实验中，同步组装入射杆、试样和透射杆，以实现试样与杆在极短的冷接触时间内冲击加载即可完成，具体技术方案如下：一种基于数控驱动的高低温同步耦合Hopkinson压杆试验系统，所述系统包括高压气室、炮管、入射杆、应变片、入射杆驱动控制系统、温控炉、透射杆驱动控制系统、透射杆、吸能装置、总控制箱以及应变采集模块，所述高压气室通过一电磁阀连接所述炮管，所述炮管、所述入射杆、温控炉、透射杆以及所述吸能装置按指定方向依次同轴排列并分离设置，且所述入射杆和透射杆在各自表面同一截面上对称贴设有一对所述应变片；所述应变采集模块通过导线与所述应变片连接，用于将所述入射杆和透射杆上的应变信号转换为电信号并采集存储；所述入射杆驱动控制系统装设在所述入射杆旁，所述透射杆驱动控制系统装设在所述透射杆旁，所述总控制箱通过导线分别连接所述电磁阀、入射杆驱动控制系统和透射杆驱动控制系统；其中，所述炮管内部还装设有子弹；所述温控炉中预定位置处还放置有一试样，所述试样与入射杆和透射杆同轴设置；所述总控制箱用于设定所述入射杆驱动控制系统、透射杆驱动控制系统和所述电磁阀的工作参数，所述入射杆驱动控制系统用于调节所述入射杆与所述试样之间的位置关系，所述透射杆驱动控制系统用于调节所述透射杆与所述试样之间的位置关系，所述电磁阀用于控制所述高压气室开启和关闭。进一步的，所述入射杆驱动控制系统包括第一步进电机和一与所述第一步进电机连接的第一圆盘组，且所述第一圆盘组贴合所述入射杆设置，所述第一步进电机连接所述总控制箱，所述第一圆盘组用于加紧和释放所述入射杆设置，所述总控制箱用于控制所述第一步进电机启动和闭合。进一步的，所述透射杆驱动控制系统包括第二步进电机和一与所述第二步进电机连接的第二圆盘组，且所述第一圆盘组贴合所述入射杆设置，所述第二步进电机连接所述总控制箱，所述第二圆盘组用于加紧和释放所述透射杆设置，所述总控制箱用于控制所述第二步进电机的启动和闭合。进一步的，所述系统还包括一计算机，所述计算机与所述应变采集模块、所述总控制箱连接，所述计算机用于修改所述总控制箱的控制参数，并用于存储所述电信号。进一步的，所述应变采集模块包括一应变仪和一数据采集设备，所述应变仪与所述数据采集设备相连，且所述应变仪连接所述应变片，所述数据采集设备连接所述计算机，所述应变仪用于将所述应变片采集得到的所述入射杆或所述透射杆上的应变信号转换为电信号，所述数据采集设备用于采集所述电信号并存储至所述计算机。进一步的，所述子弹、入射杆和透射杆均为实心金属圆柱。本专利技术的基于数控驱动的高低温同步耦合Hopkinson压杆试验系统，通过在高压气室与炮管的连接处装设一电磁阀，在入射杆旁装设入射杆驱动控制系统，在透射杆旁装设透射杆驱动控制系统，并将电磁阀、入射杆驱动控制系统和透射杆驱动控制系统与一总控制箱连接，总控制箱与一计算机连接，通过计算机设置总控制箱来中控制入射杆驱动控制系统和透射杆驱动控制系统以及电磁阀的开启时间的相关参数，以保证在试验过程中入射杆、试样和透射杆的同步自动组装；并且在入射杆和透射杆贴装有应变片，通过应变片来采集实验过程中入射杆和透射杆的应变信号并转换为电信号，电信号通过数据采集设备采集后存储至计算机中；与现有技术相比，本专利技术可保证Hopkinson压杆试验系统入射杆、试样和透射杆的同步组装，以实现试样与杆在极短的冷接触时间内冲击加载即可完成。附图说明图1为本专利技术实施例所述基于数控驱动的高低温同步耦合Hopkinson压杆试验系统的结构俯视图和正视图示意；图2为本专利技术实施例中所述入射杆驱动控制系统的结构图示意；图3为使用本专利技术所述所述基于数控驱动的高低温同步耦合Hopkinson压杆试验系统进行试验得到的冷却时间示意图。标识说明：1-高压气室、2-电磁阀、3-炮管、4-子弹、5-入射杆、6-应变片、7-入射杆驱动控制系统、8-温控炉、9-试样、10-透射杆驱动控制系统、11-透射杆、12-吸能装置、13-总控制箱、14-计算机、15-应变采集模块；16-步进电机、17-高压气源、18-气动开关。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。参阅图1，在本专利技术实施例中，提供了一种基于数控驱动的高低温同步耦合Hopkinson压杆试验系统，所述系统包括高压气室1、炮管3、入射杆5、应变片6、入射杆驱动控制系统7、温控炉8、透射杆驱动控制系统10、透射杆11、吸能装置12、总控制箱13和应变采集模块15以及与应变采集模块15连接的计算机14，高压气室1通过一电磁阀2连接炮管3，炮管3、入射杆5、温控炉8、透射杆11以及吸能装置12按指定方向依次同轴并排并分离设置，本实施例中所述指定方向为从左至右，但是在其他实施例中，可根据实际情况进行设定，本专利技术实施例对此并不进行限制和固定；此外，入射杆5和透射杆11在各自表面均贴有应变片6，用于采集实验过程中入射杆5和透射杆11的应变信号；应变采集模块15通过导线与应变片6连接，用于将所述应变信号转换成电信号并采集存储至计算机14；入射杆驱动控制系统7装设在入射杆5旁，透射杆驱动控制系统10装设在透射杆11旁；总控制箱13通过导线分别连接电磁阀2、入射杆驱动控制系统7和透射杆驱动控制系统10；通过计算机来设置总控制箱对应电磁阀2、入射杆驱动控制系统7和透射杆驱动控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数控驱动的基于数控驱动的高低温同步耦合Hopkinson压杆试验系统，其特征在于，所述系统包括高压气室、炮管、入射杆、应变片、入射杆驱动控制系统、温控炉、透射杆驱动控制系统、透射杆、吸能装置、总控制箱以及应变采集模块，所述高压气室通过一电磁阀连接所述炮管，所述炮管、所述入射杆、温控炉、透射杆以及所述吸能装置按指定方向依次同轴排列并分离设置，且所述入射杆和透射杆在各自表面同一截面上对称贴设有一对所述应变片；所述应变采集模块通过导线与所述应变片连接，用于将所述入射杆和透射杆上的应变信号转换为电信号并采集存储；所述入射杆驱动控制系统装设在所述入射杆旁，所述透射杆驱动控制系统装设在所述透射杆旁，所述总控制箱通过导线分别连接所述电磁阀、入射杆驱动控制系统和透射杆驱动控制系统；其中，所述炮管内部还装设有子弹；所述温控炉中预定位置处还放置有一试样，所述试样与入射杆和透射杆同轴设置；所述总控制箱用于设定所述入射杆驱动控制系统、透射杆驱动控制系统和所述电磁阀的工作参数，所述入射杆驱动控制系统用于调节所述入射杆与所述试样之间的位置关系，所述透射杆驱动控制系统用于调节所述透射杆与所述试样之间的位置关系，所述电磁阀用于控制所述高压气室开启和关闭。...

【技术特征摘要】
1.一种基于数控驱动的基于数控驱动的高低温同步耦合Hopkinson压杆试验系统，其特征在于，所述系统包括高压气室、炮管、入射杆、应变片、入射杆驱动控制系统、温控炉、透射杆驱动控制系统、透射杆、吸能装置、总控制箱以及应变采集模块，所述高压气室通过一电磁阀连接所述炮管，所述炮管、所述入射杆、温控炉、透射杆以及所述吸能装置按指定方向依次同轴排列并分离设置，且所述入射杆和透射杆在各自表面同一截面上对称贴设有一对所述应变片；所述应变采集模块通过导线与所述应变片连接，用于将所述入射杆和透射杆上的应变信号转换为电信号并采集存储；所述入射杆驱动控制系统装设在所述入射杆旁，所述透射杆驱动控制系统装设在所述透射杆旁，所述总控制箱通过导线分别连接所述电磁阀、入射杆驱动控制系统和透射杆驱动控制系统；其中，所述炮管内部还装设有子弹；所述温控炉中预定位置处还放置有一试样，所述试样与入射杆和透射杆同轴设置；所述总控制箱用于设定所述入射杆驱动控制系统、透射杆驱动控制系统和所述电磁阀的工作参数，所述入射杆驱动控制系统用于调节所述入射杆与所述试样之间的位置关系，所述透射杆驱动控制系统用于调节所述透射杆与所述试样之间的位置关系，所述电磁阀用于控制所述高压气室开启和关闭。2.根据权利要求1所述的基于数控驱动的高低温同步耦合Hopkinson压杆试验系统，其特征在于，所述入射杆驱动控制系统包括第一步进电机和一与所述第一步进电机连接的第一圆盘组，且所述第一圆盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘家贵，李杰，张中威，李干，邱艳宇，徐小辉，宋春明，岳松林，赵跃堂，王明洋，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32