[发明专利]一种卧式SHPB束杆试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及霍普金森压杆试验装置，尤其涉及一种卧式SHPB束杆试验装置。

背景技术

随着国民经济，国防建设的发展，多相、非均质复合材料动态力学特性的研究引起了力学界、材料学界的共同关注，其中混凝土材料（包括普通混凝土、陶粒混凝土及特殊混凝土）在工程中的应用最为广泛，对其相关力学特性的了解也越来越重视。

混凝土静态力学性能的研究已较为成熟，而混凝土冲击动态力学性能的研究相对较少，但需求迫切。研究混凝土冲击载荷下的动态响应，应变率效应是最基本的动态效应之一。混凝土材料也是一种率敏感材料，在冲击力学状态下，混凝土材料具有应力波效应（惯性效应）和应变率效应，两者互相联系、互相影响，使问题变得复杂。H. Kolsky创建的SHPB（分离式Hopkinson压杆）技术可以将两种效应解耦，是解决该类问题的有效方法，因而SHPB是冲击力学性能研究的首选装置。而根据试样材料的均匀性要求，混凝土由于粗骨料的存在要求试样的尺寸较大，采用传统的单杆SHPB技术则入射杆和透射杆的尺寸也将变大，将引起杆的横向惯性效应，导致测试结果失真。

为解决上述技术问题，申请日为2010年1月6日、专利号为ZL201020049494的中国实用新型专利公开了一种霍普金森压杆动态压缩实验装置，特点是它包括支架和撞击杆，支架上固定设置有导轨，撞击杆与导轨滑动配合，导轨内设置有入射束杆和透射束杆，入射束杆由多根入射单杆组成，透射束杆由多根透射单杆组成，每对入射单杆和透射单杆组成一对满足一维应力波条件的霍普金森压杆；优点是可以忽略每根单杆的应力波横向弥散效应，使其满足一维应力波的假定；可以方便采用传统霍普金森技术的实验数据测试和分析方法，从而可实现符合工程实际的大尺寸混凝土的动态压缩实验研究；但是该装置竖直设置，其占用空间太大，安装维修困难、实验准备工作量大、耗时长，且升降入射束杆困难，放置混凝土试样及束杆和撞击杆的调节对心亦较为困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种安装维修方便、束杆定位调节方便准确的卧式SHPB束杆试验装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种卧式SHPB束杆试验装置，包括入射束杆、透射束杆、撞击子弹、子弹发射装置、吸能装置和动态信号采集系统，所述的入射束杆由多根方形的入射单杆组成，所述的透射束杆由多根方形的透射单杆组成，所述的入射单杆的数量与所述的透射单杆的数量相等，每对入射单杆和透射单杆组成一对满足一维应力波条件的霍普金森压杆，每根所述的入射单杆和每根所述的透射单杆上分别粘贴有应变片，所述的应变片与所述的动态信号采集系统电连接，所述的吸能装置固定设置在所述的透射束杆的后侧，所述的入射束杆与所述的透射束杆水平设置，所述的撞击子弹与所述的入射束杆之间设置有水平的用于将所述的撞击子弹的小端面转换成覆盖住所述的入射束杆端面的大端面的转接头，所述的入射束杆与所述的透射束杆上分别设置有可沿轴向移动的束杆支架，所述的入射束杆与所述的透射束杆之间设置有用于放置待测的大尺寸混凝土试样的试样支架，所述的试样支架的移动方向与所述的束杆支架的移动方向相垂直。

所述的束杆支架包括第一导轨、多组沿轴向间隔排列的第一滚轮组件和至少两个沿轴向间隔排列的支撑架，所述的支撑架竖直设置，所述的支撑架内设置有多个与所述的入射单杆或所述的透射单杆的数量、形状、排列均相同的方孔，相邻的方孔之间通过金属条隔开，所述的金属条上设置有方便导线通过的缺口，所述的支撑架的下端一体设置有水平的底盘，所述的底盘的下端面设置有轴向延伸且与所述的第一导轨相匹配的第一弧形凹槽，所述的底盘搁置在所述的第一导轨上，所述的第一导轨嵌入所述的第一弧形凹槽中，所述的第一滚轮组件包括滚轮轴和固定座，所述的滚轮轴固定设置在所述的固定座上，所述的滚轮轴的两端轴接有悬空的滚轮，所述的第一导轨搁置在所述的滚轮上且与所述的滚轮滑动配合，使得所述的第一导轨可沿轴向移动，所述的固定座固定在试验平台上。

所述的金属条的厚度为1mm，可满足每根入射单杆或透射单杆上贴应变片与引线的要求。