[发明专利]霍普金森束杆动态测试系统

说明书

本发明提供了一种霍普金森束杆动态测试系统，其包括水平十字支撑平台、中心立方体方箱、束杆、束杆固定和支撑架；X方向和Y方向束杆均为水平放置，Z方向束杆为竖直放置，通过所述束杆固定和支撑架整齐地将各个小尺寸单杆对称的捆绑起来构成较大尺寸的方形束杆；各单杆之间预留1 mm至2 mm的间隙，各个单杆上粘贴电阻应变片，各向束杆的横截面积和长度均相等，并且各个束杆内部动态应力波传播规律以及动态响应信号监测方式均相同。本发明专利克服了现有霍普金森杆无法开展大尺寸岩石或混凝土等材料的动态力学特性测试的缺点，弥补了现有霍普金森杆测试过程无法有效的获取测试试样局部动态应力‑应变响应特征的不足。

技术领域

本发明涉及岩石、混凝土、聚合物等材料的动态力学性能测试，尤其涉及大尺寸材料的动静组合加载条件下的力学特性和破坏特征的测试与研究。

背景技术

目前国内外对岩石、混凝土等材料在冲击加载下的动力学特性的研究主要依赖于霍普金森杆装置，国内外现有的霍普金森杆装置有一维霍普金森杆、常规三轴霍普金森杆、真三轴岩石霍普金森杆和一维霍普金森束杆。

国内外现有的测试岩石、混凝土等材料的冲击性能的霍普金森杆装置，对试样的尺寸有严格的要求，通常测试试样的直径和长度均小于50mm，无法开展更大尺寸(如直径≥100mm)试样冲击加载条件下的动力学特性研究。事实上岩石、混凝土等材料作为非均质材料，其动态响应具有明显的各项异性和非均匀变形特性。现有霍普金森杆装置测试时，采用小尺寸(通常试样直径≤50mm)试样，认为测试试样动态响应各项同性且均匀，无法真实的反映真实的岩石、混凝土等材料的动态响应。另外现有霍普金森杆装置技术只能开展一维冲击加载或预加静态围压的一维冲击加载下的岩石和混凝土等材料的动力学特性研究，然而在实际工程中，岩石、混凝土等材料不仅受单一方向的冲击荷载，亦会受到双轴或者三轴六向的冲击荷载作用，现有装置技术无法开展这种工况条件下的动态冲击试验研究。

发明内容

为了提高岩石、混凝土等材料在冲击荷载作用下的动态力学性能试验精度，获取冲击加载过程中试样不同部位的动态应力-应变响应特征，以便研究岩石、混凝土等材料在真三轴动静组合加载条件下的动态损伤各向异性特征和破坏规律，本发明专利提供了一种研究大尺寸岩石、混凝土等材料测试试样在预加真三轴静态荷载和多轴多向(如单轴双向、双轴四向和三轴六向)同步冲击荷载共同作用下的全局动态力学特性的测试系统。

霍普金森束杆系统测试原理：