一种电磁驱动霍普金森杆多轴拉压复合系统技术方案

本发明专利技术公开一种电磁驱动霍普金森杆多轴拉压复合系统，涉及材料动态力学性能测试技术领域，系统包括N个分光器、M个所述光电信号处理器和M个电磁驱动霍普金森杆单轴拉压系统；单轴拉压系统中的入射杆首端设置拉伸挡板，中部设置压缩挡板，尾端与待测样品连接；撞击电枢套设在入射杆上；线圈加速器套设在撞击电枢上，且与光电信号处理器连接；每一分光器将上位机输出的一路初始控制信号分成M路同步控制信号发送至各光电信号处理器；每一光电信号处理器根据控制指令和N个同步控制信号生成工作信号；每一线圈加速器根据工作信号驱动撞击电枢撞击拉伸挡板或压缩挡板，本发明专利技术实现了对待测样品的拉伸驱动、压缩驱动及拉伸和压缩驱动的控制组合测试。的控制组合测试。的控制组合测试。

【技术实现步骤摘要】
一种电磁驱动霍普金森杆多轴拉压复合系统


[0001]本专利技术涉及材料动态力学性能测试
，特别是涉及一种电磁驱动霍普金森杆多轴拉压复合系统。

技术介绍

[0002]工程应用中，材料在准静态和高速冲击下的力学性能存在较大差异，材料在不同应变率下的力学行为也往往不同，为了满足材料性能的设计和优化要求，准确有效地对高应变率下的材料动态力学性能进行测试十分必要。而且许多力学性能如断裂应变及其对应的应力三轴度等参数的测试试验需要进行多轴拉伸或多轴压缩的测试，因此精准控制多轴的同步率和准确度极为重要。
[0003]目前，分离式霍普金森杆技术已被广泛应用于材料的动态力学性能测试，但该技术广泛应用压缩气体加速短杆，撞击入射杆以产生入射波。此方法的不足之处在于：短杆速度与气压关系不准确，短杆速度精度不高，试样应变率无法精确控制，且短杆速度不易根据需要进行调整。
[0004]对于传统的加载系统，霍普金森拉杆和压杆的撞击杆形状、气体压缩装置的位置不同，因此传统装置无法在同一装置上满足拉伸和压缩两种工作需求。
[0005]目前公开资料中出现的多轴式霍普金森杆应力波发生装置在实际运行时，压缩头和拉伸头结构方向不同，当需要压缩加载时使用压缩驱动头，当需要拉伸加载时需要更换拉伸驱动头，增加了实验操作的复杂性，且不能同时在不同轴上分别进行拉伸和压缩驱动，不能根据实际需求灵活组合。而且，拉伸头的外圆周表面和压缩头的外圆周表面需要与加载线圈的基座内表面间隙配合，加载线圈壳体的尺寸一旦确定，那么入射杆系的尺寸就不能进行更改，不能根据实际需求灵活调整杆系的直径。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种电磁驱动霍普金森杆多轴拉压复合系统，可实现对待测样品的拉伸驱动测试、压缩驱动测试及拉伸驱动和压缩驱动的控制组合测试。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种电磁驱动霍普金森杆多轴拉压复合系统，所述电磁驱动霍普金森杆多轴拉压复合系统分别与上位机和待测样品连接；所述上位机用于输出N个初始控制信号和M个控制指令；所述电磁驱动霍普金森杆多轴拉压复合系统包括N个分光器、M个所述光电信号处理器和M个电磁驱动霍普金森杆单轴拉压系统；各分光器均与所述上位机连接；各光电信号处理器均与所述上位机连接；
[0009]每一电磁驱动霍普金森杆单轴拉压系统包括线圈加速器、撞击电枢、入射杆、压缩挡板和拉伸挡板：
[0010]所述入射杆的首端固定设置所述拉伸挡板，所述入射杆的中部固定设置所述压缩挡板，所述入射杆的尾端与所述待测样品连接；所述撞击电枢套设在所述入射杆上，且位于
所述拉伸挡板与所述压缩挡板之间；所述线圈加速器套设在所述撞击电枢上，且与所述光电信号处理器连接；
[0011]每一分光器均连接各光电信号处理器；每一分光器将一路初始控制信号，分为M路同步控制信号，并分别发送至各光电信号处理器；
[0012]每一光电信号处理器获取控制指令；所述光电信号处理器用于根据N个同步控制信号和控制指令生成工作信号发送至线圈加速器；
[0013]每一线圈加速器根据所述工作信号驱动撞击电枢撞击所述拉伸挡板或所述压缩挡板，以对所述待测样品进行拉伸或压缩。
[0014]可选地，所述电磁驱动霍普金森杆单轴拉压系统还包括：入射应变片、透射杆和透射应变片；
[0015]各所述入射应变片与所述上位机连接，所述入射应变片位于所述入射杆中部与所述入射杆尾端的中间位置上，所述入射应变片用于采集入射和反射应力波；所述透射杆的首端与所述待测样品连接，所述透射应变片位于所述透射杆中部，所述透射应变片用于采集透射应力波；所述上位机用于根据所述入射应力波、反射应力波和透射应力波获取所述待测样品的压缩应力应变曲线或拉伸应力应变曲线。
[0016]可选地，所述电磁驱动霍普金森杆单轴拉压系统还包括：入射应变片、透射杆和透射应变片；
[0017]各所述入射应变片与所述上位机连接，所述入射应变片位于所述入射杆中部与所述入射杆尾端的中间位置上，所述入射应变片用于采集入射和反射应力波；所述透射杆的首端与所述待测样品连接，所述透射应变片位于所述透射杆中部，所述透射应变片用于采集透射应力波；所述上位机用于根据所述入射应力波、反射应力波和透射应力波获取所述待测样品的压缩应力应变曲线或拉伸应力应变曲线。
[0018]可选地，所述电磁驱动霍普金森杆单轴拉压系统还包括：电磁防护套筒；
[0019]所述电磁防护套筒套设在所述入射杆和所述撞击电枢中间，所述电磁防护套筒用于减小所述线圈加速器工作产生的脉冲电磁力对入射应力波、反射应力波和透射应力波造成的干扰。
[0020]可选地，所述电磁驱动霍普金森杆单轴拉压系统还包括：表面限位结构；
[0021]所述表面限位结构分别与所述电磁防护套筒和所述入射杆连接，各所述表面限位结构用于固定各所述电磁防护套筒。
[0022]可选地，所述电磁驱动霍普金森杆单轴拉压系统还包括：缓冲器；
[0023]所述缓冲器与所述透射杆的尾端连接，各所述缓冲器用于防止各所述撞击电枢撞击各所述拉伸挡板造成的损伤。
[0024]可选地，所述电磁驱动霍普金森杆单轴拉压系统还包括：初始限位结构和电磁线圈加强壳；
[0025]所述电磁线圈加强壳套设在所述电磁线圈加速器上，所述初始限位结构分别与所述磁线圈加强壳、所述撞击电枢和上位机连接，所述初始限位结构用于固定所述撞击电枢，且还用于根据所述控制信号解除对所述撞击电枢的固定。
[0026]可选地，各所述线圈加速器均包括：
[0027]控制触发模块，与所述光电信号处理器连接，用于接收所述工作信号；
[0028]电磁线圈绕组，与所述控制触发模块连接，所述电磁线圈绕组根据所述工作信号驱动对应的撞击电枢撞击所述拉伸挡板或所述压缩挡板，以对所述待测样品进行拉伸或压缩。
[0029]可选地，所述电磁驱动霍普金森杆多轴拉压复合系统还包括：多个电源模块；
[0030]每一所述电源模块与对应的电磁线圈绕组连接，用于给对应的电磁线圈绕组供电。
[0031]可选地，所述电源模块为可调电源，通过调节可调电源的输出电流来改变所述电磁线圈绕组的电流，调节撞击电枢的撞击速度。
[0032]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0033]在本专利技术实施例中，通过上位机输出N个初始控制信号，每一分光器将一路初始控制信号，分为M路同步控制信号，并分别发送至各光电信号处理器；每一所述光电信号处理器根据获取的控制指令和N个同步控制信号生成工作信号发送至电磁驱动霍普金森杆单轴拉压系统的线圈加速器，每一线圈加速器根据工作信号驱动撞击电枢撞击所述拉伸挡板或所述压缩挡板，以对所述待测样品进行拉伸或压缩，实现对待测样品的拉伸驱动测试、压缩驱动测试及拉伸驱动和压缩驱动的控制组合测试。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁驱动霍普金森杆多轴拉压复合系统，其特征在于，所述电磁驱动霍普金森杆多轴拉压复合系统分别与上位机和待测样品连接；所述上位机用于输出N个初始控制信号和M个控制指令；所述电磁驱动霍普金森杆多轴拉压复合系统包括N个分光器、M个所述光电信号处理器和M个电磁驱动霍普金森杆单轴拉压系统；各分光器均与所述上位机连接；各光电信号处理器均与所述上位机连接；每一电磁驱动霍普金森杆单轴拉压系统包括线圈加速器、撞击电枢、入射杆、压缩挡板和拉伸挡板：所述入射杆的首端固定设置所述拉伸挡板，所述入射杆的中部固定设置所述压缩挡板，所述入射杆的尾端与所述待测样品连接；所述撞击电枢套设在所述入射杆上，且位于所述拉伸挡板与所述压缩挡板之间；所述线圈加速器套设在所述撞击电枢上，且与所述光电信号处理器连接；每一分光器均连接各光电信号处理器；每一分光器将一路初始控制信号，分为M路同步控制信号，并分别发送至各光电信号处理器；每一光电信号处理器获取控制指令；所述光电信号处理器用于根据N个同步控制信号和控制指令生成工作信号发送至线圈加速器；每一线圈加速器根据所述工作信号驱动撞击电枢撞击所述拉伸挡板或所述压缩挡板，以对所述待测样品进行拉伸或压缩。2.根据权利要求1所述的电磁驱动霍普金森杆多轴拉压复合系统，其特征在于，所述电磁驱动霍普金森杆单轴拉压系统还包括：入射应变片、透射杆和透射应变片；各所述入射应变片与所述上位机连接，所述入射应变片位于所述入射杆中部与所述入射杆尾端的中间位置上，所述入射应变片用于采集入射和反射应力波；所述透射杆的首端与所述待测样品连接，所述透射应变片位于所述透射杆中部，所述透射应变片用于采集透射应力波；所述上位机用于根据所述入射应力波、反射应力波和透射应力波获取所述待测样品的压缩应力应变曲线或拉伸应力应变曲线。3.根据权利要求2所述的电磁驱动霍普金森杆多轴拉压复合系统，其特征在于，所述电磁驱动霍普金森杆单轴拉压系统还包括：电磁防护套筒；所述电磁防护...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛源涛，程军胜，熊玲，王秋良，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：