本实用新型专利技术公开了一种霍普金森压杆实验装置，属于冲击动态力学性能实验领域。包括气压动力系统、设置在气压动力系统前端的安装架、设置在安装架上的动态冲击杆件系统、设置在动态冲击杆件系统上的数据采集系统、设置在动态冲击杆件系统边侧的安全防护系统以及残存气压排出系统，本实用新型专利技术在实验过程中不采用变截面入射杆，与现有的入射杆制作成变截面杆的方式，减少了弥散效应，避免其影响入射波的形状以及实验精度，并通过安全防护系统进行实验防护措施，人员安全性较高，同时通过残存气压排出系统，解决残存气压，减少了实验次数，提高了实验效率。
【技术实现步骤摘要】
一种霍普金森压杆实验装置
本技术涉及冲击动态力学性能实验领域，具体涉及一种冲击动态力学性能的实验。
技术介绍
霍普金森压杆是一种测试高应变率下材料性能的重要装置，通过测定材料的应力应变特性来验证材料的冲击动态力学性能，能够在金属、冻土、混凝土等材料的实验中发挥重要作用。首先，现有技术中撞击弹体的直径难以改变，但是不同测试材料的离散性不同，需要制作成不同直径的圆柱块体。而采用将入射杆制作成变截面杆的方式，容易造成弥散效应，既影响入射波的形状，需要在数据处理时整波，也影响了实验的精度。再者，因为撞击弹体钢管膛的直径相对较小，在两次实验间隔中间存在残存气压，如果不予处理，在填装撞击弹体时，会有撞击弹体滑动的现象。现有的方法是通过一个很长的钢杆在撞击弹体钢管膛中进行搅动，或者在填装撞击弹体时用一个很长的钢杆将撞击弹体压实。然而这种方法无法完全去除残存气压，特别是气压室中的残存气压，导致两次实验压力表中读数一致，但是撞击弹体的初速度存在一定的差异，进而导致为了取得相同的初速度，往往增加实验的次数。
技术实现思路
本技术针对现有技术的不足，提出了一种霍普金森压杆实验装置，具体技术方案如下：一种霍普金森压杆实验装置，包括气压动力系统、设置在气压动力系统前端的安装架、设置在安装架上的动态冲击杆件系统、设置在动态冲击杆件系统上的数据采集系统、设置在动态冲击杆件系统边侧的安全防护系统以及残存气压排出系统；气压动力系统包括控制仓、设置在控制仓内的气压室，设置在控制仓上的撞击膛以及设置在撞击膛内的撞击弹体，撞击膛的一端与气压室连通，撞击膛的另一端穿过控制仓并设有杆件变截面组；动态冲击杆件系统包括设置在安装架上的滑槽、设置在滑槽内并逐渐靠近杆件变截面组的出射杆、透射杆以及入射杆，数据采集系统包括设置在透射杆与入射杆之间的试样，分别设置在透射杆和入射杆上的应变片以及与应变片连接的数据处理系统。本技术中实验人员将入射杆，透射杆以及出射杆依次放置在滑槽上，并将试样在入射杆，透射杆之间夹紧。然后实验人员向气压室内充填气压，使得压力气体推动撞击弹体撞击入射杆，进而撞击试样和透射杆，并通过应变片进行数据采样。接着通过残存气压排出系统将撞击膛和气压室中的气体排出干净。最后将数据处理系统采样取得的数据进行整理和制图，以得到相应的实验结果。作为优选，杆件变截面组包括设置在撞击膛前端的变截面螺帽、设置在变截面螺帽与撞击膛之间的多层环状密封垫以及设置在环状密封垫之间的双面胶。本技术中实验人员在进行实验之前将合适直径的变截面螺帽与撞击弹体连接，并将撞击弹体放在撞击膛中，在变截面螺帽与撞击膛之间的环状橡胶密封垫上粘贴上粘性较小的双面胶，使得两者轻微接触并密实，由此避免了采用变截面入射杆，减少了弥散效应，提高了实验精度。作为优选，变截面螺帽前端设有弧形面。本技术通过在变截面螺帽前端设置弧形面进而形成变截面，与现有的入射杆制作成变截面杆的方式，减少了弥散效应，避免其影响入射波的形状，需要在数据处理时整波，也避免其影响实验精度。作为优选，气压室内设有出射控制阀，出射控制阀包括设置在气压室内的控制垫以及设置在控制垫上的连杆，连杆的另一端穿过气压室以及控制仓并设有控制柄。本技术中气压室内充填气压后，实验人员通过拉动出射控制阀使得气压室与撞击膛连通，进而使气压室内的压力气体推动撞击弹体撞击入射杆，便于实验人员进行对实验状态进行控制，提高了本技术的便捷性以及实用性。作为优选，连杆外侧并位于控制柄与控制仓之间套设有复位弹簧。本技术通过套设在连杆外侧并位于控制柄与控制仓之间的复位弹簧，使实验人员按下控制柄开始实验，实验结束后松开控制柄，复位弹簧根据自身的弹力在控制柄复位到初始位置，便于实验人员进行下一次实验，提高了本技术的便捷性。作为优选，安全防护系统包括设置在安装架两侧的防护屏、设置在安装架上并位于滑槽上方的防护罩以及设置在安装架前端的吸能装置。本技术通过设置在安装架两侧的防护屏和设置在安装架上并位于滑槽上方的防护罩将出射杆、透射杆以及入射杆与实验人员以及实验器材隔离，同时通过设置在安装架前端的吸能装置对出射杆实验过程中的残余能量进行吸收，避免其在实验过程中对实验人员造成伤害，提高了本技术的安全性。作为优选，残存气压排出系统包括设置在气压室底端内的排气孔、设置在气压上底端并与排气孔连通的排气管以及设置在控制仓外侧并与排气管连通的排风机。本技术中实验结束后，实验人员打开排气风机并通过排气管对撞击膛和气压室内高压氮气进行排放，并将撞击膛和气压室内的高压气体从排气管排出，避免撞击膛和气压室在两次实验间隔中间存在残存气压，进而在填装撞击弹体时出现撞击弹体滑动现象。作为优选，控制仓内并位于排气管上设有负压表。本技术通过设置在控制仓内并位于排气管上的负压表对控制仓以及气压室内的气压进行检测，以便于实验人员掌握控制仓和气压室内的气压数值，并进行下一次实验。作为优选，气压室内并位于排气孔上方设有排气控制阀。作为优选，滑槽内设有弧形垫块，弧形垫块内设有黄油层。本技术通过设置在滑槽内的弧形垫块提高了入射杆，透射杆以及出射杆在撞击实验过程中的稳定性，避免其在实验过程中出现较大幅度的位移，同时通过设置在弧形垫块内的黄油层减少了入射杆，透射杆以及出射杆与弧形垫块之间的摩擦力，降低了对实验结果的影响，进一步提高了实验进度。本技术具有以下有益效果：本技术通过入射杆，透射杆以及出射杆依次放置在滑槽上，并将试样在入射杆，透射杆之间夹紧。然后实验人员向气压室内充填气压，使得压力气体推动撞击弹体撞击入射杆，进而撞击试样和透射杆，并通过应变片进行数据采样。接着通过残存气压排出系统将撞击膛和气压室中的气体排出干净。最后将数据处理系统采样取得的数据进行整理和制图，以得到相应的实验结果，本技术在实验过程中不采用变截面入射杆，与现有的入射杆制作成变截面杆的方式，减少了弥散效应，避免其影响入射波的形状以及实验精度，并通过安全防护系统进行实验防护措施，人员安全性较高，同时通过残存气压排出系统，解决残存气压，减少了实验次数，提高了实验效率。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术中气压动力系统的结构示意图；图3为图2中A处的局部放大图；图4为图2中B处的局部放大图；图5为本技术中气压室进行充气的结构示意图；图6为本技术中残存气压排出系统的结构示意图；图7为本技术中使用防护屏的结构示意图；图8为本技术中使用防护罩的结构示意图；图9为本技术中数据采集系统的结构示意图；图10为本技术中吸能装置的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。实施例...
【技术保护点】
1.一种霍普金森压杆实验装置，其特征在于，包括气压动力系统(1)、设置在气压动力系统(1)前端的安装架(2)、设置在安装架(2)上的动态冲击杆件系统(3)、设置在动态冲击杆件系统(3)上的数据采集系统(4)、设置在动态冲击杆件系统(3)边侧的安全防护系统(5)以及残存气压排出系统(6)；/n所述气压动力系统(1)包括控制仓(11)、设置在控制仓(11)内的气压室(12)，设置在控制仓(11)上的撞击膛(13)以及设置在撞击膛(13)内的撞击弹体(15)，所述撞击膛(13)的一端与气压室(12)连通，所述撞击膛(13)的另一端穿过控制仓(11)并设有杆件变截面组(14)；/n所述动态冲击杆件系统(3)包括设置在安装架(2)上的滑槽(31)、设置在滑槽(31)内并逐渐靠近杆件变截面组(14)的出射杆(32)、透射杆(33)以及入射杆(34)，所述数据采集系统(4)包括设置在透射杆(33)与入射杆(34)之间的试样(41)，分别设置在透射杆(33)和入射杆(34)上的应变片(42)以及与应变片(42)连接的数据处理系统(43)。/n
【技术特征摘要】
1.一种霍普金森压杆实验装置，其特征在于，包括气压动力系统(1)、设置在气压动力系统(1)前端的安装架(2)、设置在安装架(2)上的动态冲击杆件系统(3)、设置在动态冲击杆件系统(3)上的数据采集系统(4)、设置在动态冲击杆件系统(3)边侧的安全防护系统(5)以及残存气压排出系统(6)；
所述气压动力系统(1)包括控制仓(11)、设置在控制仓(11)内的气压室(12)，设置在控制仓(11)上的撞击膛(13)以及设置在撞击膛(13)内的撞击弹体(15)，所述撞击膛(13)的一端与气压室(12)连通，所述撞击膛(13)的另一端穿过控制仓(11)并设有杆件变截面组(14)；
所述动态冲击杆件系统(3)包括设置在安装架(2)上的滑槽(31)、设置在滑槽(31)内并逐渐靠近杆件变截面组(14)的出射杆(32)、透射杆(33)以及入射杆(34)，所述数据采集系统(4)包括设置在透射杆(33)与入射杆(34)之间的试样(41)，分别设置在透射杆(33)和入射杆(34)上的应变片(42)以及与应变片(42)连接的数据处理系统(43)。
2.根据权利要求1所述的霍普金森压杆实验装置，其特征在于，所述杆件变截面组(14)包括设置在撞击膛(13)前端的变截面螺帽(141)、设置在变截面螺帽(141)与撞击膛(13)之间的多层环状密封垫(142)以及设置在环状密封垫(142)之间的双面胶(143)。
3.根据权利要求1所述的霍普金森压杆实验装置，其特征在于，所述变截面螺帽(141)前端设有弧形面(1411)。
4.根据权利要求1所述的霍普金森压杆实验装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱志武，马悦，伏甜甜，张光瀚，张福来，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：新型
国别省市：四川;51
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。