[发明专利]基于电磁力加载的单次脉冲分离式霍普金森拉杆实验装置

说明书

本申请提供一种基于电磁力加载的单次脉冲分离式霍普金森拉杆实验装置，包括：加载平台模块，包括：同轴设置的入射杆法兰、入射杆、透射杆、透射杆法兰，入射杆和透射杆之间夹持试样；吸能杆与入射杆法兰之间保持预定距离相对；圆管套设在透射杆的末端并与透射杆法兰相贴合；应力波发生器与入射杆法兰贴合；应力波发生器产生的压缩应力波被入射杆法兰反射后形成拉伸波并传入入射杆，使得入射杆法兰与吸能杆贴合，拉伸波沿入射杆传至试样后形成反射波和透射波；反射波沿入射杆传至入射杆法兰后，吸能杆吸收反射波；透射波沿透射杆传播并被透射杆法兰反射，圆管吸收透射波的反射波。通过本申请能够实现对试样的单次拉伸脉冲单轴单向或单轴双向加载。

技术领域

本发明涉及材料的动态力学性能测试技术，尤其涉及一种基于电磁力加载的单次脉冲分离式霍普金森拉杆实验装置。

背景技术

目前，在固体力学领域中，测量高应变率下材料的力学性能最广泛采用的是分离式霍普金森杆技术。该方法的基本原理是：将短试样置于两根压杆或拉杆之间，通过加载装置产生应力波脉冲，输入杆中对试样进行加载。同时利用粘贴在压杆或拉杆上距杆端部一定距离的应变片来记录脉冲信号。这一过程中压杆或拉杆往往保持弹性状态，可以保证应力波在杆中以弹性波速无失真地传播。

在使用基于电磁力加载的分离式霍普金森拉杆实验装置对试样进行加载的过程中，电磁斥力产生的入射波传播至试样与入射杆的界面，会产生反射波和透射波，其中反射波会沿着入射杆进行反向传播，而透射波会穿过试样沿着透射杆传播，这一过程中试样会因应力波的加载产生变形。然而反射波到达入射杆法兰端后会二次反射，透射波到达透射杆的自由端也会发生反射，这两个新生成的反射波都会传播回试样再次进行加载，并产生新的反射波和透射波，重复上述过程，使得试样受到多次加载，这样导致试样变形以及内部微观结构与初次加载后的完全不同，这造成研究高应变率下材料力学特性与内部微观结构之间的关系变得困难。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于电磁力加载的单次脉冲分离式霍普金森拉杆实验装置，以解决现有技术存在的对基于电磁力加载的分离式霍普金森拉杆实验装置无法对试样单次加载的问题。

根据本发明实施例的一个方面，提出一种基于电磁力加载的单次脉冲分离式霍普金森拉杆实验装置，其包括：加载平台模块，其包括：同轴顺序设置的入射杆法兰、入射杆、透射杆、透射杆法兰，其中，所述入射杆和所述透射杆之间夹持有试样；吸能杆，其与所述入射杆法兰之间保持预定距离相对设置；圆管，其套设在所述透射杆的末端并与所述透射杆法兰相贴合；应力波发生器与所述入射杆法兰贴合，所述应力波发生器用于产生压缩应力波；其中，所述压缩应力波被所述入射杆法兰反射后形成拉伸波并传入所述入射杆，使得所述入射杆法兰与所述吸能杆贴合，所述拉伸波沿所述入射杆传至所述试样后形成反射波和透射波；所述反射波沿所述入射杆传至所述入射杆法兰后，与所述入射杆法兰贴合的所述吸能杆吸收所述反射波；所述透射波沿所述透射杆传至所述透射杆法兰后被所述透射杆法兰反射，所述圆管吸收所述透射波的反射波，从而对所述试样进行单次拉伸脉冲加载。

具体实施方案可包括下列各项中的一者或多者。所述吸能杆吸收所述反射波的大部分。所述圆管吸收所述透射波的反射波的大部分。所述吸能杆和所述入射杆之间的所述预定距离为所述试样的变形距离的一半。所述入射杆的长度与所述透射杆的长度相同，所述吸能杆的长度与所述圆管的长度相同，且所述入射杆/透射杆的长度大于所述吸能杆/圆管的长度；所述入射杆的直径、所述透射杆的直径、所述吸能杆的直径相同。