用于可控连续多脉冲加载的霍普金森压杆试验装置制造方法及图纸

用于可控连续多脉冲加载的霍普金森压杆试验装置，属于材料高应变率动态力学性能测试技术领域，本发明专利技术为解决现有多脉冲加载试验无法精确控制每个加载脉宽的问题。本发明专利技术包括子弹杆发射单元、多级子弹杆和入射杆，子弹杆发射单元将多级子弹杆发射打在入射杆上；多级子弹杆为n级套筒式结构，入射杆末端设置n圈整形器，每圈整形器分别与一级子弹杆位置对应；子弹杆发射单元发射多级子弹杆，多级子弹杆的n级子弹杆从外级至内级依次撞击入射杆末端对应的整形器上，实现多脉冲加载。本发明专利技术配合整形器对n次碰撞所形成的加载脉冲进行独立的设计。计。计。

【技术实现步骤摘要】
用于可控连续多脉冲加载的霍普金森压杆试验装置


[0001]本专利技术属于材料高应变率动态力学性能测试


技术介绍

[0002]在工程领域，岩石和其他脆性材料经常受到短时间内的多次冲击加载，如爆破过程。研究此类问题的一个重要研究点是研究高应变率下加载历史路径对材料力学响应的影响。
[0003]大量研究表明材料的本构关系，损伤，相变，应力松弛等行为均与加载历史有关。研究历史加载路径对材料力学响应的影响通常是对材料进行循环加卸载测试，在准静态及低应变率下该测试一般使用万能材料试验机来完成。在高应变率下进行材料加卸载测试的关键是如何实现连续且精确可控的多脉冲加载。尽管有部分学者及工程师进行了多脉冲加载的测试，如专利CN11948074A公开了一种模拟侵彻过程中的多脉冲加载子弹，专利CN113848132A公开了一种火药驱动的长脉宽加载装置。但对于多脉冲加载中对每个加载脉宽的单独精确控制问题依然存在，因此，亟需一种能在实验室条件下实现可对每个脉冲的幅值、脉宽、波形等进行单独精确控制的可控连续多脉冲加载试验设备及测试方法。

技术实现思路

[0004]针对现有多脉冲加载试验无法精确控制每个加载脉宽的问题，本专利技术提供一种用于可控连续多脉冲加载的霍普金森压杆试验装置。
[0005]本专利技术所述用于可控连续多脉冲加载的霍普金森压杆试验装置，包括子弹杆发射单元2、多级子弹杆3和入射杆4，子弹杆发射单元2将多级子弹杆3发射打在入射杆4上；
[0006]多级子弹杆3为n级套筒式结构，n>2，多级子弹杆3包括外桶子弹杆、中心圆柱形子弹杆和n
‑
2个中间筒形子弹杆，外桶子弹杆为末端封闭、首端开放的桶形结构，n
‑
2个中间筒形子弹杆套设在外桶子弹杆内、中心圆柱子弹杆外，n级子弹杆可沿轴向相对滑动，所有子弹杆轴向长度由外至内依次变短；
[0007]入射杆4末端设置n圈整形器，每圈整形器分别与一级子弹杆位置对应；
[0008]子弹杆发射单元2发射多级子弹杆3，多级子弹杆3的n级子弹杆从外级至内级依次撞击入射杆4末端对应的整形器上，实现多脉冲加载。
[0009]优选地，在外桶子弹杆的末端设置n
‑
1个螺丝，n
‑
1个螺丝从外桶子弹杆的末端旋入并顶压在每级子弹杆的末端，每个螺丝旋入不同深度以调节每级子弹杆距离多级子弹杆3首端的距离。
[0010]优选地，每个螺丝用螺母紧固其轴向位置。
[0011]优选地，每圈整形器为圆周方向布置m个整形器的圆形设置方式，m＝1～12，由外至内依次为第1圈,第2圈,
…
,第n圈，其中第n圈设置1个整形器或周向对称设置偶数个整形器，第1圈,第2圈,
…
,第n
‑
1圈均为周向对称设置偶数个整形器。
[0012]优选地，多级子弹杆3的子弹杆由外至内定义为第1级,第2级,
…
,第n级，n级子弹
杆的轴向长度依次为L1,L2,
…
,Ln，第2级子弹杆首端与第1级子弹杆首端的轴向间隙定义为d1，以此定义相邻两级首端的轴向间隙依次为d1,d2,d3,
…
dn
‑
1，n级子弹杆的横截面积依次为A1,A2,
…
,An，n圈整形器中每圈总面积依次为B1,B2,
…
,Bn，通过调节相邻两级首端的轴向间隙d1,d2,d3,
…
dn
‑
1、n级子弹杆的横截面积A1,A2,
…
,An和n圈整形器中每圈总面积B1,B2,
…
,Bn调节多脉冲的波形。
[0013]优选地，整形器的材质选用黄铜或铅。
[0014]优选地，整形器的尺寸小于对应级子弹杆壁厚。
[0015]优选地，相邻两级首端的轴向间隙d1,d2,d3,
…
dn
‑
1选取5mm～10mm。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]1.本专利技术基于霍普金森压杆平台，对子弹进行改造，以在入射杆中形成可控的连续多脉冲，对现有设备改造成本低，易于推广使用。
[0018]2.本专利技术通过采用半开放式多级子弹结构，即最外层的第一级子弹为中空尾部封闭，撞击端开放半开放式结构，次外层的第二级子弹也为中空等截面筒状结构，最里层的第三级子弹为实心圆杆结构。脉宽由子弹长度以及整形器共同决定，由于三次撞击为三级子弹杆依次分别独立撞击子弹杆，并且每级子弹撞击时可单独进行整形，互不干扰，因此可以配合整形器对三次碰撞所形成的加载脉冲进行独立的设计，使得每个加载脉冲都是单独可控的，以满足试样每次加载时的应变率维持在一个恒定的水平上。
附图说明
[0019]图1是本专利技术所述用于可控连续多脉冲加载的霍普金森压杆试验装置的结构示意图；
[0020]图2是多级子弹杆与入射杆配合图；
[0021]图3是入射杆末端整形器分布图；
[0022]图4是不使用整形器时子弹杆工作时脉冲在入射杆中传播图；
[0023]图5是不整形典型多脉冲加载信号图：加载脉冲幅值相等；
[0024]图6是使用整形的典型多脉冲加载信号图：加载脉冲幅值依次递减；
[0025]图7是使用整形的典型多脉冲加载信号图：加载脉冲幅值依次增强。
具体实施方式
[0026]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，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。
[0029]具体实施方式一：下面结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式所述用于可控连续多脉冲加载的霍普金森压杆试验装置，参见图1，所述测试平台基于霍普金森压杆平台，包括固定支撑平台1、子弹杆发射单元2、多级子弹杆3、入射杆4、透射杆5、吸收杆6、缓冲
器7和试样8，使用固定支撑平台1对发射单元2，入射杆4、透射杆5、吸收杆6、缓冲器7进行支撑。多级子弹杆3位于发射单元1的发射管内，通过多级子弹杆3中各级依次撞击入射杆4，产生多次应力波脉冲，对入射杆4和透射杆5之间的试样8进行加载。子弹杆发射单元2由高压气体提供发射动力，包括气室、控制阀门以及发射管。多级子弹杆3中各级子弹杆、入射杆4和透射杆5的材料可以相同，也可以不同。
[0030]多级子弹杆3为n级套筒式结构，n>2，多级子弹杆3包括外桶子弹杆、中心圆柱形子弹杆和n
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2个中间筒形子弹杆，外桶子弹杆为末端封闭、首端开放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于可控连续多脉冲加载的霍普金森压杆试验装置，其特征在于，包括子弹杆发射单元(2)、多级子弹杆(3)和入射杆(4)，子弹杆发射单元(2)将多级子弹杆(3)发射打在入射杆(4)上；多级子弹杆(3)为n级套筒式结构，n>2，多级子弹杆(3)包括外桶子弹杆、中心圆柱形子弹杆和n
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2个中间筒形子弹杆，外桶子弹杆为末端封闭、首端开放的桶形结构，n
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2个中间筒形子弹杆套设在外桶子弹杆内、中心圆柱子弹杆外，n级子弹杆可沿轴向相对滑动，所有子弹杆轴向长度由外至内依次变短；入射杆(4)末端设置n圈整形器，每圈整形器分别与一级子弹杆位置对应；子弹杆发射单元(2)发射多级子弹杆(3)，多级子弹杆(3)的n级子弹杆从外级至内级依次撞击入射杆(4)末端对应的整形器上，实现多脉冲加载。2.根据权利要求1所述用于可控连续多脉冲加载的霍普金森压杆试验装置，其特征在于，在外桶子弹杆的末端设置n
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1个螺丝，n
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1个螺丝从外桶子弹杆的末端旋入并顶压在每级子弹杆的末端，每个螺丝旋入不同深度以调节每级子弹杆距离多级子弹杆(3)首端的距离。3.根据权利要求2所述用于可控连续多脉冲加载的霍普金森压杆试验装置，其特征在于，每个螺丝用螺母紧固其轴向位置。4.根据权利要求3所述用于可控连续多脉冲加载的霍普金森压杆试验装置，其特征在于，每圈整形器为圆周方向布置m个整形器的圆形设置方式，m＝1～12，由外至内依次为第1圈,第2圈,
…
,第n圈，其中第n圈设置1个整形器或周向对称设置偶数个整形器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，魏宏健，周蜀翰，李岳，李嘉益，肖贝尧，赵庚，姜雄文，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：