[实用新型]磁阻式拉压一体化微型霍普金森杆装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及动态冲击实验力学领域，特别涉及一种磁阻式拉压一体化微型霍普金森杆装置。

背景技术

随着科学技术的不断发展，单纯的冲击压缩实验已经不能真实地反映某些材料的力学物理性能。需要掌握材料在冲击压缩载荷下力学性能的同时也要了解其在冲击拉伸载荷下的性能，比如一些软材料、单晶材料等。材料在两种相反的高应变率载荷作用下的力学性能对于材料的应用有着重要的意义，同时微型试件的动态性能测试也正成为新的需求。

目前，对材料进行冲击实验的装置主要还是停留在单纯的霍普金森压杆或拉杆上，而且子弹的加载方式主要是通过气动加载的形式对子弹进行加载。

国防科学技术大学的陈荣（中国专利公开号：CN101666724A）和湖南大学等均采用一种双向发射气体炮装置实现拉伸与压缩实验的转化。双向发射气体炮根据实验的需要将子弹向左或向右加速。用作霍普金森压杆时，发射装置推动子弹直接撞击压缩入射杆；用作霍普金森拉杆时，发射装置可推动套筒子弹反方向撞击拉伸入射杆末端的法兰。如此实现拉伸和压缩的加载集成为一个实验系统，克服了霍普金森压杆和拉杆需要分别建立两套独立设备的困难，实现了对霍普金森拉杆和压杆的集成，大幅降低了实验装置的成本。但其在由压缩实验转化拉伸实验时，需要重新安装与对中输入杆、输出杆，子弹等，最终导致实验效率不高。由于双向发射气体炮装置的体积庞大，不利于某些特殊霍普金森杆装置的小型化。而且双向气体炮装置成本依然比较昂贵。

C.M.A.Silva等人（An innovative electromagnetic compressive split Hopkinson bar J，2009，5，281）将磁阻式线圈发射装置应用到了直径为25mm的霍普金森压杆装置中，并实现了对纯铅金属的动态力学性能测试。郭伟国等人(Electromagnetic Driving Technique Applied to Split-Hopkinson Pressure BarDevice A，2010，26，682)也在国内开展了一些磁阻式线圈发射方式在霍普金森压杆中的应用研究。磁阻式线圈发射装置相对于气体炮发射装置具有结构简单、成本低、装置体积小、易于实现等优点，有利于霍普金森杆装置的推广与小型化。但是上述磁阻式线圈发射由于装置自身的结构特点等，均未能达到气动加载方式所能实现的应变率水平，且都未能在一个霍普金森杆装置中实现拉伸和压缩的功能。

参考图1及图2，分别示出了现有拉压通用霍普金森杆装置用作压杆和拉杆时的装配示意图。

如图1所示，装置由双向发射气体炮和杆件系统两个部分组成。用作霍普金森压杆时，其中，双向气体发射炮包括：高压气体罐1、进气控制阀门203、第一出气控制阀门201和第二出气控制阀门202、第一连接管301、第二连接管302、第一气体转换接头401、第二气体转换接头402、炮管5、圆柱形顶塞6、顶针7、弹托9和圆柱形子弹10。其中，杆件系统包括：压缩入射杆11、压缩透射杆13和应变片18。圆柱形顶塞6是外径与炮管5内径相同的圆柱，通过螺栓固定在炮管5右侧顶端，用于封闭炮管5右端。在圆柱形顶塞6的插入炮管5内的底面的中心插有一根顶针7，顶针7朝向炮管5内侧，起到限位作用，防止圆柱形子弹10将炮管5侧壁的进气口堵塞。第二出气控制出气阀门202控制高压气罐1中的高压气体经过第二连接管302及第二气体转换接头402到达炮管5，将弹托9和圆柱形子弹10加速向左发射。圆柱形子弹10被加速后撞击压缩入射杆11在杆中形成压缩波，压缩波对压缩试样12进行压缩加载。压缩试样12的应力状态由贴在压缩入射杆11和压缩透射杆13上的应变片18测量得到。