【技术实现步骤摘要】
复杂应力状态下材料动态性能测试系统及方法
本专利技术属于动态力学性能测试
,具体涉及复杂应力状态下材料动态性能测试系统及方法。
技术介绍
在航空航天、兵器等领域材料经常受到冲击、爆炸等动态载荷的作用,材料动态力学性能的测量对于结构抗冲击、抗爆炸优化设计至关重要。霍普金森杆是测量材料动态力学性能的有效手段,通常包括霍普金森拉杆和霍普金森压杆,拉杆用于测量材料单轴动态拉伸性能,压杆用于测量材料单轴动态压缩性能。实际服役中材料通常处于多轴复杂应力状态,材料多轴应力状态下的动态力学性能测试对于结构优化设计十分关键。然而,传统的霍普金森拉/压杆测试技术通常采用空气炮加速短杆,利用短杆撞击入射杆产生加载应力波,加载速度重复度误差较大,且短杆加速过程难以精确控制,无法满足材料多轴动态力学性能测量对多轴加载同步性和等效性的苛刻要求。与传统的基于空气炮加载的霍普金森杆相比,基于电磁加载的霍普金森杆具有体积小、加载可控性好、加载精度高等诸多优势。专利号为201810121019.X和201811137384.6的专利分别公开了复杂应力状态下材料动态性能测试系统及方法动态双轴双向拉伸加载装置及试验方法和双轴双向压缩加载装置及其方法,以上专利采用电磁力作为加载力,提高了加载应力波的可控性和加载精度,同时利用延时信号发生器实现不同方向加载波时间上的同步。然而,由于环境的影响,放电可控硅放电延迟具有不确定性,延时信号发生器难以完全保证多轴加载同步放电,且延时信号发生器价格昂贵。此外,以上专利仅能实现多轴拉伸或多轴压缩,无法 ...
【技术保护点】
1.复杂应力状态下材料动态性能测试系统,其特征在于,包括用于对材料实施加载的加载系统,用于实现对加载系统充放电控制的控制电路系统,以及用于采集加载过程中材料应变和时间特征的信号采集系统。/n
【技术特征摘要】
1.复杂应力状态下材料动态性能测试系统,其特征在于,包括用于对材料实施加载的加载系统,用于实现对加载系统充放电控制的控制电路系统,以及用于采集加载过程中材料应变和时间特征的信号采集系统。
2.根据权利要求1所述的复杂应力状态下材料动态性能测试系统,其特征在于:所述加载系统主要包括1号横向加载枪、2号横向加载枪、1号纵向加载枪、2号纵向加载枪、4根加载杆和试件。
3.根据权利要求2所述的复杂应力状态下材料动态性能测试系统,其特征在于:所述1号横向加载枪包括横向拉伸1号支路等效电阻RT-X1、横向拉伸1号放电线圈、横向拉伸1号次级线圈、横向拉伸1号应力波放大器、横向压缩1号支路等效电阻RB-X1、横向压缩1号放电线圈、横向压缩1号次级线圈、横向压缩1号应力波放大器和横向1号加载枪基座;
横向1号加载枪基座中心带通孔,横向拉伸1号放电线圈和横向压缩1号放电线圈通过螺栓连接对称固定在横向1号加载枪基座两端,横向拉伸1号次级线圈和横向拉伸1号应力波放大器螺栓连接组成横向拉伸1号加载头,横向拉伸1号加载头与横向拉伸1号放电线圈同轴,且横向拉伸1号次级线圈与横向拉伸1号放电线圈表面贴合;
横向压缩1号次级线圈和横向压缩1号应力波放大器螺栓连接组成横向压缩1号加载头,横向压缩1号加载头与横向压缩1号放电线圈同轴,且横向压缩1号次级线圈与横向压缩1号放电线圈表面贴合。
4.根据权利要求2所述的复杂应力状态下材料动态性能测试系统,其特征在于:4根所述加载杆完全相同,包括横向1号加载杆、横向2号加载杆、纵向1号加载杆和纵向2号加载杆;
横向1号加载杆一端与1号横向加载枪相连,另一端与试件连接,对试件左侧实施拉/压加载;
横向2号加载杆一端与2号横向加载枪相连,另一端与试件连接,对试件右侧实施拉/压加载;
纵向1号加载杆一端与纵向1号加载枪相连,另一端与试件连接,对试件下方实施拉/压加载;
纵向2号加载杆一端与纵向2号加载枪相连,另一端与试件连接,对试件上方实施拉/压加载。
5.根据权利要求1所述的复杂应力状态下材料动态性能测试系统,其特征在于:所述控制电路系统包括升压器、充电可控硅、整流二极管、充电控制单元、限流电阻、滤波电感、电容器组、泄能电阻、泄能开关、放电可控硅、放电控制单元、单双轴加载切换开关、拉/压加载测试切换开关;
升压器对380V交变电流升压,升压后充电控制单元控制充电可控硅对电容器组充电;充电过程中,整流二极管对交变电流整流,滤波电感对充电电流进一步滤波,同时限流电阻对充电电路限流保护电容器组;电容器组充电完成后,放电控制单元控制放电可控硅对加载系统放电,加载系统激发电磁力对材料实施加载;当电容器组放电完成后因反向充电存在余压,或当电容器组充电后不需要对加载系统放电,泄能开关闭合,泄能电阻消耗电容器组储存的多余能量,保证操作人员安全;单双轴加载切换开关用于单轴加载和双轴加载切换,开关打开进行双轴加载测试,开关闭合进行单轴加载测试;拉/压加载测试切换开关用于切换材料拉伸测试和压缩测试,拉/压加载测试切换开关与电路触点a接通时,加载系统处于拉伸性能测试状态,拉/压加载测试切换开关与电路触点b接通时,加载系统处于压缩性能测试状态。
6.根据权利要求1所述的复杂应力状态下材料动态性能测试系统,其特征在于,所述信号采集系统包括:
4片应变片,分别贴在横向1号加载杆、横向2号加载杆、纵向1号加载杆和纵向2号加载杆上,用于感应加载过程中加载应力;
信号采集器,与4片应变片的输出端相连接,用于采集应变和时间数据。
7.根...
【专利技术属性】
技术研发人员:曹增强,
申请(专利权)人:陕西大工旭航电磁科技有限公司,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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