[发明专利]一种改进的SHPB试验装置

说明书

本发明属于材料力学、冲击实验力学技术领域，涉及一种改进的SHPB试验装置。该装置包括:发射装置1、子弹2、光滑导轨4、入射杆5、透射杆8和测量系统；发射装置1用于从发射子弹2，子弹2在光滑导轨4上滑行；在光滑导轨和发射装置1之间的空隙位置4所述光滑导轨4近子弹侧设置有低于子弹滑行面的凸台，凸台的上表面和发射装置1之间存在间隙，间隙作为发射装置1发射子弹5的排气口3；光滑导轨4另一侧与入射杆5相接触，入射杆5和透射杆8之间夹着测试件；所述测量系统用于捕捉入射杆5和透射杆8的冲击效果。

技术领域

本发明属于材料力学、冲击实验力学技术领域，涉及一种改进的分离式霍普金森压杆(SplitHopkinson Pressure，SHPB)试验装置。

背景技术

材料的力学性能是指其在外力、温度、环境等因素的共同作用下所表现的抵抗变形和破坏的行为。在冲击载荷作用下，处于较高的应变率状态，大部分材料表现出来的力学性能明显不同于准静态条件下的力学性能。在实际工程应用中，需要了解相应材料在高应变率下的力学特性。

目前，国内外针对材料的高应变率试验主要通过SHPB、SHTB、扭转SHB装置。其中SHPB装置用于压缩实验；SHTB装置用于拉伸试验；扭转SHB装置用于扭转剪切试验。对于SHPB装置，国内外目前使用的试验装置主要通过高压气体对子弹加速，然后在炮膛末端与入射杆撞击产生应力脉冲。基于高速摄像系统观察撞击过程，发现该类装置由于炮膛内部高压气体无法快速释放，高压气体与子弹相互作用，导致首次撞击后子弹几乎没有反方向运动，而是再次撞击入射杆，形成多次撞击过程，对试验结果带来较大的影响。

因此，亟需一种改进的SHPB试验装置，满足子弹与入射杆仅撞击一次的试验要求。

发明内容

本发明的目的是：提供一种改进的SHPB试验装置，满足炮膛内部高压气体的快速释放，实现子弹与入射杆仅撞击一次的试验要求，提高试验结果的可信度和可靠性。

本发明的技术方案是：

本发明提供一种改进的SHPB试验装置，包括:发射装置1、子弹2、光滑导轨4、入射杆5、透射杆8和测量系统；

发射装置1用于从发射子弹2，子弹2在光滑导轨4上滑行；在光滑导轨和发射装置1之间的空隙位置4所述光滑导轨4近子弹侧设置有低于子弹滑行面的凸台，凸台的上表面和发射装置1之间存在间隙，间隙作为发射装置1发射子弹5的排气口3；光滑导轨4另一侧与入射杆5相接触，入射杆5和透射杆8之间夹着测试件；

所述测量系统用于捕捉入射杆5和透射杆8的冲击效果。

进一步的，测量系统包括：第一应变片6、第二应变片9、高速摄像机11、超动态应变仪12；

第一应变片6安装在入射杆5；第二应变片9安装在透射杆8；高速摄像机11记录整个子弹发射撞击测试件的过程；超动态应变仪12分别与第一应变片6和第二应变片9记录的应变信息。

进一步的，光滑导轨4是钢制结构加工出来的凹槽。

进一步的，光滑导轨4长度不小于子弹长度1.5倍。

进一步的，光滑导轨4一侧设置有排气口3，另一侧与入射杆5刚好接触。

进一步的，所述子弹2、光滑导轨4导轨圆心、入射杆5、待测试验件7、透射杆8的轴线位于同一水平面上。

进一步的，光滑导轨4表面粗糙度与子弹2表面粗糙度保持一致。

进一步的，光滑导轨4与入射杆5接触，且接触长度不小于入射杆5直径大小，且接触长度与子弹2长度之和不大于光滑导轨4长度。