[实用新型]一种材料动态剪切性能的测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于试验机技术领域，特别涉及一种材料动态剪切性能的测量装置。

背景技术

分离式霍普金森压杆是一种用来测量材料动态拉伸和压缩力学性能的常用设备。该设备主要由气炮加载系统、入射杆、透射杆、吸收杆以及采集应力波信号的电阻应变片和数据记录与处理系统组成，适用于金属材料、无机非金属材料、复合材料、塑胶等材料的动态拉伸和压缩力学性能测试。

其中，针对金属材料的常规测试方法是将圆柱形金属试样放置于入射杆和透射杆之间，使试样两端面与压杆的端部平面紧密接触，并保持共轴线的位置关系。测试时，撞击杆受气炮加载系统的驱动，以一定的速度撞击入射杆端部，届时两杆中将会在接触界面产生压缩应力脉冲，并向各自杆的另一端传播。在入射杆中传播的应力波被称为入射波，其传播至圆柱形压缩试样端面并反射后的应力波被称为反射波，通过试样并传播至透射杆的应力波被称为透射波。利用粘贴在入射杆和透射杆上的电阻应变片对入射波、反射波和透射波的波形进行采集，最终通过数据记录与处理系统根据波形推导出圆柱形压缩试样在变形过程中的压缩正应变数值和压缩正应力数值。

虽然上述对圆柱形试样的常规测试过程能够用于评估材料在正压缩应力状态下的动态力学性能，但是无法对材料的抗剪切性能进行直接测试。然而，材料在高速剪切变形时产生的绝热剪切破坏是动态变形过程中的一种十分普遍的失效形式。因此，评估材料的动态剪切力学性能时需要一种能够提供纯剪切载荷状态，并对动态剪切变形抗力进行直接测量的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中的常规霍普金森压杆实验无法对材料的抗剪切性能进行直接测试的不足，提供一种材料动态剪切性能的测量装置，其特征在于，试样固定支座2的一端设置试样槽8，试样槽8两边各有一个螺丝孔9，剪切试样4由固定螺丝3穿过螺丝孔9锁紧于试样槽8中，剪切冲击压头1一端为长方体冲头7，另一端与入射杆5的端面完全对齐并贴紧；长方体冲头7的端面与剪切试样4的表面贴紧，试样固定支座2的另一端与透射杆6的端面完全对齐并贴紧。

所述剪切冲击压头1与试样固定支座2的外圆保持同轴。

所述试样槽8的旁边设计有试样位移槽10，其内壁呈喇叭口，开口方向与试样剪切变形方向一致；在试样槽8的底部有试样拆卸孔11，其内表面为螺纹结构。

所述剪切冲击压头1和试样固定支座2的外轮廓为圆柱面，其直径与相配合使用的霍普金森压杆的直径相同，所用材料也与压杆材料一致。

本实用新型的有益效果为实现了对材料动态剪切力学性能的直接测量，具有结构简单、使用方便、测量精确的特点，适用于在分离式霍普金森压杆上对金属或非金属实验试样进行动态剪切测试。

附图说明

图1为材料动态剪切性能的测量装置的整体结构示意图。

图2为剪切冲击压头的结构示意图；

图3为试样固定支座的结构示意图。

图中，1--剪切冲击压头，2--试样固定支座，3--固定螺丝，4--剪切试样，5--入射杆，6--透射杆，7--长方体冲头，8--试样槽，9--螺丝孔，10--试样位移槽，11--试样拆卸孔。

具体实施方式

本实用新型提供一种材料动态剪切性能的测量装置。下面结合附图与实施例予以说明。

图1所示为材料动态剪切性能的测量装置的整体结构示意图。图中，试样固定支座2的一端设置试样槽8，试样槽8两边各有一个螺丝孔9，剪切试样4由固定螺丝3穿过螺丝孔9锁紧于试样槽8中，试样槽8的旁边设计有试样位移槽10，其内壁呈喇叭口，开口方向与试样剪切变形方向一致；在试样槽8的底部有试样拆卸孔11，其内表面为螺纹结构（如图3所示）。剪切冲击压头1一端为长方体冲头7，长方体冲头7的端面与剪切试样4的表面贴紧，组装成材料动态剪切性能测量装置，并安放于分离式霍普金森压杆的入射杆5和透射杆6之间，测量装置的一端与入射杆5的端面完全对齐并贴紧；另一端的试样固定支座2与透射杆6的端面完全对齐并贴紧。然后通过常规的弹性波激发方式以及应力波信号收集和处理方法就能够对材料的动态剪切抗力进行直接测量。

所述剪切冲击压头1和试样固定支座2的外轮廓为圆柱面，并且外圆保持同轴，其直径与相配合使用的霍普金森压杆的直径相同，所用材料也与压杆材料一致。为了尽可能降低弹性波在剪切冲击压头1与入射杆5的接触界面和试样固定支座2与透射杆6的接触界面的反射，加工剪切冲击压头1和试样固定支座2所用材料应与入射杆5和透射杆6所用材料保持一致。