一种霍普金森压杆试样动态温度云图的获取方法技术

本发明专利技术提供了一种霍普金森压杆试样动态温度云图的获取方法，涉及霍普金森压杆试验技术领域。该霍普金森压杆试样动态温度云图的获取方法，应用霍普金森压杆系统、测温装置和计算机；所述方法包括如下步骤：步骤1、霍普金森压杆试验准备；步骤2、获取试样初始温度点阵；步骤3、霍普金森压杆试验并获取试样动态温度点阵；步骤4、获取试样动态温度云图。本发明专利技术的霍普金森压杆试样动态温度云图的获取方法，操作简单，结果可靠，可以在霍普金森压杆试验中，避免试样迸溅损失传感器，在10微秒的时间内精确获取试样受动态高冲击荷载过程的动态温度变化，获得较为精准的试样动态温度云图。获得较为精准的试样动态温度云图。获得较为精准的试样动态温度云图。

【技术实现步骤摘要】
一种霍普金森压杆试样动态温度云图的获取方法


[0001]本专利技术涉及霍普金森压杆试验
，具体地说是涉及一种霍普金森压杆试样动态温度云图的获取方法。

技术介绍

[0002]在地下工程领域，岩体常受到微震等冲击动载的影响，导致巷道失稳，造成经济损失和人员伤亡。因此需要对在动载时刻下岩体的抗冲效果进行研究，分离式霍普金森压杆就是一种可以获取岩体动态力学性能的设备。目前对岩体动态力学性能的研究已有很多，但是对岩体受动态荷载时，其内部的能量变化的研究较少，需要对岩体实验从微观到宏观进行整体分析，以增强对岩体的动态能量变化的认识，更好的应用到工程实际中，减小经济损失与安全问题。
[0003]动态冲击荷载由分离式霍普金森压杆系统加载在试样上时，系统中作用在试样上的能量被试样以多种能量的形式消耗掉，包括：试样压密裂隙消耗的能量，试样内部裂纹萌生与发育开裂的表面能，试样弹塑性形变积累的能量，以及试样受动态高冲击荷载时温度变化的能量等。在过往的研究中，一般将试样视作绝热体，即不与外界产生热交换，但是越来越多的研究表明，受冲击荷载时温度变化所产生的能量不能被忽视，因此对试样的温度变化也极为重要。
[0004]但是获取试样温度的变化存在一定难度，分离式霍普金森压杆系统的响应时间一般在10微秒到100微秒之间，作用时间极短，故温度变化的时间也极短。采用一般的测温仪器，其监测最小时差为500微秒，无法服务于分离式霍普金森压杆系统；采用接触式测温设备，因冲击荷载作用在试样上后，试样会崩裂，测温设备也会被损坏，故无法采用接触式的温度监测设备；采用理论计算的方法，仅可作为试验的验证，无法真正获得真实的表面温度变化。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种霍普金森压杆试样动态温度云图的获取方法，以在霍普金森压杆试验中精确获取试样受动态高冲击荷载过程的动态温度云图。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术解决方案如下：
[0007]一种霍普金森压杆试样动态温度云图的获取方法，应用霍普金森压杆系统、测温装置和计算机；所述测温装置包括支撑座、壳体和温度感测单元；支撑座上设置所述壳体，所述壳体的一侧设置开口，开口处活动连接有挡板，所述挡板用于开、关所述开口，所述壳体的另一侧设置感测窗；所述温度感测单元包括感测座、光纤束和光电耦合器，所述感测座的下端设置感测口，所述感测座内设置所述光纤束和所述光电耦合器，所述光纤束由多根光纤成束布置，所述光纤束的一端位于所述感测口，所述光纤束的另一端连接所述光电耦合器；所述光电耦合器经信号线缆连接所述计算机；
[0008]所述方法包括如下步骤：
[0009]步骤1、霍普金森压杆试验准备
[0010]将支撑座及壳体套在霍普金森压杆系统的入射杆和透射杆上，通过挡板开启开口，将试样夹在入射杆和透射杆之间，通过挡板关闭开口，使感测窗的正投影位于试样上，将感测座连接于壳体上，使感测口对准感测窗；
[0011]步骤2、获取试样初始温度点阵
[0012]光纤将试样表面的热辐射传递至光电耦合器，光电耦合器将光信号转换为电信号并上传至计算机，计算机处理得到每根光纤正投影于试样表面的单点温度，汇总所有的单点温度并建立点阵，获取试样初始温度点阵；
[0013]步骤3、霍普金森压杆试验并获取试样动态温度点阵
[0014]由霍普金森压杆系统对试样施加动态高冲击荷载试验，在试验过程中，每间隔设定的时间，由光纤将试样表面的热辐射传递至光电耦合器，光电耦合器将光信号转换为电信号并上传至计算机，计算机处理得到每根光纤正投影于试样表面的单点温度，汇总所有的单点温度并建立点阵，获取试样动态温度点阵；
[0015]步骤4、获取试样动态温度云图
[0016]计算机由试样初始温度点阵和试样动态温度点阵生成试样动态温度云图。
[0017]优选的，所述支撑座包括固定套和转动套，所述固定套的轴心位置开设装配口，所述装配口用于装配入射杆或透射杆，所述固定套的圆周侧转动连接所述转动套，所述转动套固定连接所述壳体；
[0018]步骤1中，将装配口装配入射杆或透射杆，在将试样夹在入射杆和透射杆之间后，将转动套相对于固定套转动，以使感测窗对准试样的待感测区域，以使感测窗的正投影位于试样的待感测区域上。
[0019]优选的，所述壳体上于感测窗的边沿位置设置有磁条，所述感测座的下端于感测口的边沿位置设置有由磁吸性材料制成的吸合部；
[0020]步骤1中，将感测座的吸合部磁性连接磁条，以将感测座连接于壳体上。
[0021]优选的，所述感测座的下端于感测口的边沿位置设置有封闭罩；
[0022]步骤1中，感测口对准感测窗后，封闭罩的末端抵接壳体。
[0023]优选的，在步骤2和步骤3中，“计算机处理得到每根光纤正投影于试样表面的单点温度”的具体过程如下：
[0024]对每个单点取其外接正六边形区域作为温度感测区域，相邻单点的正六边形区域有重叠部分，对正六边形区域未重叠的部分定义为S1区域，对正六边形区域重叠的部分定义为S2区域，S1区域的温度为实测温度，S2区域的温度为本点温度与相邻单点温度的平均值，S1区域与S2区域的平均温度即为本点温度。
[0025]优选的，在步骤2和步骤3中，“汇总所有的单点温度并建立点阵”的具体过程如下：
[0026]将各正六边形区域的温度拼接为交叠的过渡点阵，对过渡点阵的S2区域进行插值处理。
[0027]本专利技术的有益技术效果是：
[0028]本专利技术的霍普金森压杆试样动态温度云图的获取方法，操作简单，结果可靠，可以在霍普金森压杆试验中，避免试样迸溅损失传感器，在10微秒的时间内精确获取试样受动态高冲击荷载过程的动态温度变化，获得较为精准的试样动态温度云图。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例霍普金森压杆试样动态温度云图的获取方法的流程图；
[0030]图2为本专利技术实施例测温装置的立体图；
[0031]图3为本专利技术实施例测温装置的主视图；
[0032]图4为本专利技术实施例测温装置的俯视图；
[0033]图5为本专利技术实施例测温装置的左视图；
[0034]图6为本专利技术实施例支撑座的立体图；
[0035]图7为本专利技术实施例支撑座的俯视图；
[0036]图8为图7中A
‑
A剖视图；
[0037]图9为本专利技术实施例支撑座的主视图；
[0038]图10为图9中B
‑
B剖视图；
[0039]图11为本专利技术实施例壳体的立体图；
[0040]图12为本专利技术实施例壳体的主视图；
[0041]图13为本专利技术实施例壳体的俯视图；
[0042]图14为本专利技术实施例壳体的左视图；
[0043]图15为本专利技术实施例温度感测单元的立体图；
[0044]图16为本专利技术实施例温度感测单元的主视图；
[0045]图17为图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种霍普金森压杆试样动态温度云图的获取方法，其特征在于：应用霍普金森压杆系统、测温装置和计算机；所述测温装置包括支撑座、壳体和温度感测单元；支撑座上设置所述壳体，所述壳体的一侧设置开口，开口处活动连接有挡板，所述挡板用于开、关所述开口，所述壳体的另一侧设置感测窗；所述温度感测单元包括感测座、光纤束和光电耦合器，所述感测座的下端设置感测口，所述感测座内设置所述光纤束和所述光电耦合器，所述光纤束由多根光纤成束布置，所述光纤束的一端位于所述感测口，所述光纤束的另一端连接所述光电耦合器；所述光电耦合器经信号线缆连接所述计算机；所述方法包括如下步骤：步骤1、霍普金森压杆试验准备将支撑座及壳体套在霍普金森压杆系统的入射杆和透射杆上，通过挡板开启开口，将试样夹在入射杆和透射杆之间，通过挡板关闭开口，使感测窗的正投影位于试样上，将感测座连接于壳体上，使感测口对准感测窗；步骤2、获取试样初始温度点阵光纤将试样表面的热辐射传递至光电耦合器，光电耦合器将光信号转换为电信号并上传至计算机，计算机处理得到每根光纤正投影于试样表面的单点温度，汇总所有的单点温度并建立点阵，获取试样初始温度点阵；步骤3、霍普金森压杆试验并获取试样动态温度点阵由霍普金森压杆系统对试样施加动态高冲击荷载试验，在试验过程中，每间隔设定的时间，由光纤将试样表面的热辐射传递至光电耦合器，光电耦合器将光信号转换为电信号并上传至计算机，计算机处理得到每根光纤正投影于试样表面的单点温度，汇总所有的单点温度并建立点阵，获取试样动态温度点阵；步骤4、获取试样动态温度云图计算机由试样初始温度点阵和试样动态温度点阵生成试样动态温度云图。2.根据权利要求1所述的一种霍普金森压杆试样动态温度云图的获取方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：史新帅，李广治，宁建国，祖国利，张朝辉，任志伟，王俊，杨尚，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：