一种霍普金森实验设备的高温同步系统及同步方法技术方案

本发明专利技术涉及材料力学测试技术领域，公开的一种霍普金森实验设备的高温同步系统及同步方法，系统包括入射杆、同步对杆机构、高温炉、中心支架、透射杆、试样托架、机架、同步系统和高温炉控制系统，所述机架上设置有试样托架，试样托架顶部设置有高温炉，试样托架与高温炉结合的中心炉腔两端分别设置有入射杆的进出口和透射杆的进出口；试样托架与高温炉结合的中心炉腔两侧分别设置有中心支架，入射杆的中心支架和透射杆的中心支架是外侧分别设置有移动入射杆和透射杆的同步对杆机构。本发明专利技术能够实时保持同步冲击试验，精确满足试验所需的各种温度环境，排除温度对一维应力波采集和传播的干扰，操作简便，直观，防止人员误操作。

【技术实现步骤摘要】
一种霍普金森实验设备的高温同步系统及同步方法
本专利技术涉及材料力学测试
，特别涉及一种霍普金森实验设备的高温同步系统及同步方法。
技术介绍
在高应变率的霍普金森实验条件下，当需要测量高温，大约800℃下的力学性能时。一方面由于实验杆在实验过程中需要高速运动30m/s以下，高温箱难以形成一个密闭空间;另一方面，实验杆同时承担加载和测试功能，实验杆上的温度梯度对实验结果有一定的影响，所以材料的高温高应变率力学性能一直是研究的难点之一。原有的利用霍普金森杆进行材料高温动态力学性能的测试中，将试样以及小部分实验杆放入温度箱中同时进行加热，这样不可避免地在入射、透射杆上形成温度梯度，而温度梯度的存在对测量精度将产生一定量的影响，因此在进行数据处理时，需采用一定的方法对实验信号进行修正。然而这些方法需要测试实验杆中的温度分布，并了解实验杆模量随温度变化的规律。浪费了大量的时间进行测试温度的变化，造成了人力、物力以及财力的浪费，并且实验还受环境温度以及湿度等方面的影响，增加了实验的难度。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提供一种霍普金森实验设备的高温同步系统及同步方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种霍普金森实验设备的高温同步系统，包括：入射杆、同步对杆机构、高温炉、中心支架、透射杆、试样托架、机架、同步系统和高温炉控制系统，所述机架上设置有试样托架，试样托架顶部设置有高温炉，试样托架与高温炉结合的中心炉腔两端分别设置有入射杆的进出口和透射杆的进出口；试样托架与高温炉结合的中心炉腔两侧分别设置有中心支架，入射杆的中心支架和透射杆的中心支架是外侧分别设置有移动入射杆和透射杆的同步对杆机构，所述的同步对杆机构包括对杆和抓杆，对杆和抓杆分别通过管路与同步控制系统相连；所述的高温炉与高温炉控制系统相连。一种霍普金森实验设备的高温同步系统，所述同步系统由气源通过电气控制系统分别与对杆气阀B、抓杆气阀A连通，对杆气阀B通过进出回路与对杆连通，抓杆气阀A通过回路与抓杆连通。一种霍普金森实验设备的高温同步系统，所述高温炉控制系统由实时温度、设定温度、总开关触摸屏通过电缆与加热器上片R1和加热器下片R2电连接组成。一种霍普金森实验设备高温同步系统的同步方法，采用分离式加热装置，消除温度梯度对实验结果的影响，其步骤如下：首先将模拟试样，模拟岩石试样，或模拟混凝土试样，放置在高温炉中的试样托架上，进行高温800℃加热；同时，将入射杆、透射杆分别放置在各自的中心支架上；在高温800℃加热环境下，同步系统工作，分别对入射杆、透射杆通过抓杆气阀A、抓杆进行抓紧；然后通过同步对杆机构的对杆气阀B、对杆控制入射杆、透射杆相对的同步进入高温炉中，冲击至试样托架上的模拟试样；进行高温800℃环境下的动态力学性能的冲击试验；能够对试样岩石、混凝土实现不同温度等级下的冲击试验；其中的同步对杆机构的对杆和抓杆，分别通过管路与同步控制系统连通；高精度机械控制在0.05mm以内；能够模拟多种材料的试样在高温800℃以下的动态力学性能试验，排除温度对杆件和应变片等一维应力波传播和采集的干扰；高温同步系统对各种大小杆径直径Φ1~100mm的杆件实验都适用。由于采用如上所述的技术方案，本专利技术的优越性是：本专利技术的高温高应变率同步力学性能测量系统是目前公司最新研发出的先进的分离加热装置。该高温同步系统可以模拟试样：岩石、混凝土，在高温环境下：大约800℃的动态力学性能，可对试样如岩石、混凝土实现不同温度等级下的冲击试验。其优越性如下：1、能够排除温度对一维应力波采集和传播的干扰，不存在热量损失。2、能够实时保持同步冲击试验，其精确能够满足试验所需的各种温度环境。3，并且适用于各种材料、规格的试样均可运用该系统。4、其操作简便，直观，防止人员误操作。附图说明图1为霍普金森实验设备的高温同步系统的结构示意图。图2为霍普金森实验设备的高温同步系统的剖面结构示意图。图3为霍普金森实验设备的同步控制系统的工作图。图4为霍普金森实验设备的高温炉控制系统图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术技术作进一步详细说明。如图1、2、3、4所示，一种霍普金森实验设备的高温同步系统，包括：入射杆1、同步对杆机构2、高温炉3、中心支架4、透射杆5、试样托架6、机架7、同步系统和高温炉控制系统，所述机架7上设置有试样托架6，试样托架6顶部设置有高温炉3，试样托架6与高温炉3结合的中心炉腔两端分别设置有入射杆1的进出口和透射杆5的进出口；试样托架6与高温炉3结合的中心炉腔两侧分别设置有中心支架4，入射杆1的中心支架4和透射杆5的中心支架4是外侧分别设置有移动入射杆1和透射杆5的同步对杆机构2，所述的同步对杆机构2包括对杆2.1和抓杆2.2，对杆2.1和抓杆2.2分别通过管路与同步控制系统相连；所述的高温炉3与高温炉控制系统相连。所述同步系统由气源2.3通过电气控制系统2.4分别与对杆气阀B、抓杆气阀A连通，对杆气阀B通过进出回路与对杆2.2连通，抓杆气阀A通过回路与抓杆2.1连通。所述高温炉控制系统由实时温度、设定温度、总开关触摸屏通过电缆与加热器上片R1和加热器下片R2电连接组成。一种霍普金森实验设备高温同步系统的同步方法，采用分离式加热装置，消除温度梯度对实验结果的影响，其步骤如下：首先将模拟试样，模拟岩石试样，或模拟混凝土试样，放置在高温炉3中的试样托架6上，进行高温800℃加热。同时，将入射杆1、透射杆5分别放置在各自的中心支架4上。在高温800℃加热环境下，同步系统工作，分别对入射杆1、透射杆5通过抓杆气阀A、抓杆2.1进行抓紧。然后通过同步对杆机构2的对杆气阀B、对杆2.2控制入射杆1、透射杆5相对的同步进入高温炉3中，冲击至试样托架6上的模拟试样；进行高温800℃环境下的动态力学性能的冲击试验；能够对试样岩石、混凝土实现不同温度等级下的冲击试验。其中的同步对杆机构2的对杆2.1和抓杆2.2，分别通过管路与同步控制系统连通；高精度机械控制在0.05mm以内。能够模拟多种材料的试样在高温800℃以下的动态力学性能试验，排除温度对杆件和应变片等一维应力波传播和采集的干扰；高温同步系统对各种大小杆径直径Φ1~100mm的杆件实验都适用。本系统采用分离式加热，在室温下即可达到最高800℃的模拟环境温度，满足了大部分实验杆对高温的需求。高温炉部分还配备专业的数字化显示屏，不仅仅能准确的设定所需的温度，还能实时捕获当前的实验温度，极大的满足了实验中对温度控制方面的需求。该系统还配备有机械手，可配合同步冲击机构，排除温度对杆件和应变片等一维应力波传播和采集的干扰。高温同步系统对各种大小杆径都适用。采用了新一代的保温措施，在实验过程中温度不存在热量损失造成的误差，损失在2%以内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种霍普金森实验设备的高温同步系统，其特征在于：包括：入射杆（1）、同步对杆机构（2）、高温炉（3）、中心支架（4）、透射杆（5）、试样托架（6）、机架（7）、同步系统和高温炉控制系统，所述机架（7）上设置有试样托架（6），试样托架（6）顶部设置有高温炉（3），试样托架（6）与高温炉（3）结合的中心炉腔两端分别设置有入射杆（1）的进出口和透射杆（5）的进出口；试样托架（6）与高温炉（3）结合的中心炉腔两侧分别设置有中心支架（4），入射杆（1）的中心支架（4）和透射杆（5）的中心支架（4）是外侧分别设置有移动入射杆（1）和透射杆（5）的同步对杆机构（2），所述的同步对杆机构（2）包括对杆（2.1）和抓杆（2.2），对杆（2.1）和抓杆（2.2）分别通过管路与同步控制系统相连；所述的高温炉（3）与高温炉控制系统相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种霍普金森实验设备的高温同步系统，其特征在于：包括：入射杆（1）、同步对杆机构（2）、高温炉（3）、中心支架（4）、透射杆（5）、试样托架（6）、机架（7）、同步系统和高温炉控制系统，所述机架（7）上设置有试样托架（6），试样托架（6）顶部设置有高温炉（3），试样托架（6）与高温炉（3）结合的中心炉腔两端分别设置有入射杆（1）的进出口和透射杆（5）的进出口；试样托架（6）与高温炉（3）结合的中心炉腔两侧分别设置有中心支架（4），入射杆（1）的中心支架（4）和透射杆（5）的中心支架（4）是外侧分别设置有移动入射杆（1）和透射杆（5）的同步对杆机构（2），所述的同步对杆机构（2）包括对杆（2.1）和抓杆（2.2），对杆（2.1）和抓杆（2.2）分别通过管路与同步控制系统相连；所述的高温炉（3）与高温炉控制系统相连。


2.根据权利要求1所述的一种霍普金森实验设备的高温同步系统，其特征在于：所述同步系统由气源（2.3）通过电气控制系统2.4分别与对杆气阀B、抓杆气阀A连通，对杆气阀B通过进出回路与对杆（2.2）连通，抓杆气阀A通过回路与抓杆（2.1）连通。

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【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，王凯歌，汪超琦，
申请(专利权)人：河南奋兴机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41