[发明专利]一种霍普金森扭杆液压夹紧释放装置

说明书

一种霍普金森扭杆液压夹紧释放装置，属于材料动态力学性能实验设备领域，本发明为解决现有霍普金森扭杆加紧释放机构夹紧力无法精确控制、释放过程缓慢、重复性差的问题。本发明方案：左压板和右压板的上段通过锁止球头芯轴、锁止机构锁定，中段夹持霍普金森扭杆；下段被支承螺柱和加载液压油缸的活塞杆球头端部共同夹持；支承螺柱和加载液压油缸分别对称设置于相互平行固定的两个夹紧释放支架上；夹紧操作为：锁止球头芯轴的球头端部被锁止机构锁住，再调节加载液压油缸将左压板和右压板中的霍普金森扭杆夹紧；释放操作为：令锁止机构解锁释放，左压板带动已解锁的锁止球头芯轴一起向左弹动，进而左压板和右压板夹持的霍普金森扭杆被瞬间释放。

技术领域

本发明涉及霍普金森扭杆实验系统输入杆扭矩的加载和释放的装置，属于材料动态力学性能实验设备领域。

背景技术

霍普金森扭杆装置是研究高应变率下材料纯剪切力学性能特别是热塑剪切局部化现象的有效工具。在压缩、拉伸和扭转实验的基础上，可以确定材料的应力三轴度，实现有效预报材料在动态载荷作用下的断裂破碎行为。上世纪70年代，T.Nicholas等人发明了预储能型的霍普金森扭杆。这种霍普金森扭杆由固定的夹紧及释放机构将扭转的输入杆分成两段，一段有可加外力矩(载荷)的加载头，加载头用千斤顶/液压油缸或者其它装置将加载头旋转从而对杆施加扭矩在其上预储扭转变形能，而夹紧及释放机构将杆夹紧防止杆发生转动；另一段与被加载的试件连接。当预储变形能达到实验预定值时，夹紧及释放机构将杆瞬间释放，预储的变形能(应力、应变)以波的形式向试件传播，形成扭转加载波，作用在试件上。对夹紧及释放机构的基本要求是在施加扭矩时将扭杆可靠夹紧并能瞬间释放。

常规的霍普金森扭杆的夹紧释放机构主要由两个铰接的半圆桥臂和切槽螺栓组成，通过切槽螺栓的拧紧(或者在其对称方向采用液压缸或者千斤顶)对输入扭杆施加夹紧力，当施加的扭矩达到实验预定值时，进一步旋紧切槽螺栓(或者另一方向的千斤顶加载)而使切槽螺栓断裂，瞬间释放扭杆。这种夹紧释放机构在施加夹紧力时容易拧断切槽螺栓，导致实验失败；或者施加的夹紧力不足以克服施加的扭矩，在加载过程中不断去加大夹紧力(拧紧螺栓)，以阻止扭杆旋转，在此过程中常常会发生螺栓突然断裂，导致实验失败；另一方面扭杆释放是通过切槽螺栓的断裂实现的，每次实验需要消耗一个切槽螺栓，大大增加了实验的成本，且切槽螺栓加工和材料有一定的随机性，拧断的时机也具有一定的随机性，经常导致实验失败；严重影响实验条件的重复性，实验可靠性低，制约了霍普金森扭杆的发展和应用。

发明内容

本发明目的是为了解决现有霍普金森扭杆加紧释放机构夹紧力无法精确控制、释放过程缓慢、重复性差的问题，提供了一种霍普金森扭杆液压夹紧释放装置。

本发明所述一种霍普金森扭杆液压夹紧释放装置，包括支承螺柱1、夹紧释放支架2、锁止球头芯轴4、螺母5、左压板6、锁止机构7、右压板8和加载液压油缸9；

锁止球头芯轴4左端具有外螺纹结构，右端具有球头结构；

左压板6和右压板8的上段同一位置分别设置光孔，锁止球头芯轴4的左端与左压板6左端面的螺母5螺纹连接，锁止球头芯轴4的球头端部依次穿过左压板6和右压板8的光孔并被锁止机构7锁定，所述锁止机构7固定在右压板8的右侧端面上；

左压板6和右压板8的中段夹持霍普金森扭杆3；

左压板6和右压板8的下段被支承螺柱1和加载液压油缸9的活塞杆球头端部共同夹持；

支承螺柱1和加载液压油缸9分别对称设置于相互平行固定的两个夹紧释放支架2上；

霍普金森扭杆夹紧操作为：锁止球头芯轴4的球头端部被锁止机构7锁住，再调节加载液压油缸9将左压板6和右压板8中的霍普金森扭杆3夹紧；

霍普金森扭杆释放操作为：令锁止机构7解锁释放，左压板6带动已解锁的锁止球头芯轴4一起向左弹动，进而左压板6和右压板8夹持的霍普金森扭杆3被瞬间释放。