[发明专利]一种基于Hopkinson拉杆实现拉/压冲击疲劳试验的装置及方法

权利要求书

1.一种基于Hopkinson拉杆实现拉/压冲击疲劳试验的装置，其特征在于：包括脉冲发生系统、脉冲传递吸收系统、脉冲发生器回收系统和试样，各系统均同轴设置、并轴向平行固定于实验平台上；

所述脉冲发生系统包括反作用质量块(1)、炮管(11)、脉冲发生器(12)、后端激光传感器(13)和发射装置(16)；反作用质量块(1)和发射装置(16)通过支座固定于实验平台上，炮管(11)同轴安装于发射装置(16)朝向反作用质量块(1)一侧，脉冲发生器(12)安装于炮管(11)中；后端激光传感器(13)安装于炮管(11)靠近发射装置(16)一侧，与发射装置(16)电路串联；

所述脉冲传递吸收系统包括能量吸收器(2)、回推弹簧(3)、限位卡环(4)、回推顶片(5)、回推卡环(6)、能量传递杆(7)、定位销(8)、传递法兰(9)、电阻应变片(18)、入射杆(19)、透射杆(21)和能量吸收套筒(22)，其中能量吸收器(2)、能量传递杆(7)、定位销(8)、传递法兰(9)、入射杆(19)和透射杆(21)均通过支座同轴安装于实验平台上；入射杆(19)和透射杆(21)均为安装有电阻应变片(18)的等径直杆；入射杆(19)朝向反作用质量块(1)的一端同轴设置有第一传递法兰，另一端同轴依次穿过脉冲发生器(12)和发射装置(16)、与试样(20)的一端同轴连接，并能够沿轴向相对脉冲发生器(12)和发射装置(16)滑动，入射杆限位卡箍(17)设置于发射装置(16)与入射杆(19)的连接处，用于限制入射杆(19)沿加载方向的运动；透射杆(21)的一端与试样(20)的另一端同轴连接，其另一端同轴设置有第二传递法兰，能量吸收套筒(22)套装于能量吸收套筒(22)上、并与第二传递法兰接触；能量传递杆(7)通过定位销(8)同轴设置于第一传递法兰的外侧；限位卡环(4)和回推卡环(6)同轴套装于能量传递杆(7)上，用于保证能量传递杆(7)快速回到撞击前位置、保持能量传递杆(7)和传递法兰(9)之间精确的预留距离；回推顶片(5)安装于限位卡环(4)和回推卡环(6)之间；能量吸收器(2)为一端封闭的套筒结构，开口端朝向能量传递杆(7)，并通过回推弹簧(3)与回推顶片(5)连接，用于吸收能量传递杆(7)内的能量；

所述脉冲发生器回收系统包括前端激光传感器(10)和真空回收装置(15)；前端激光传感器(10)安装于炮管(11)上，其发射和接收探头分别置于第一传递法兰上、下两侧，并保证激光不被入射杆(19)遮挡；真空回收装置(15)安装于炮管(11)靠近发射装置(16)一侧，前端激光传感器(10)和真空回收装置(15)电路串联，当激光被脉冲发生器(12)遮挡时电压会发生改变，继而触发真空回收装置(15)工作。

2.根据权利要求1所述基于Hopkinson拉杆实现拉/压冲击疲劳试验的装置，其特征在于：所述第一传递法兰的端面中心处开有销钉孔，用于定位销(8)的安装。

3.根据权利要求1所述基于Hopkinson拉杆实现拉/压冲击疲劳试验的装置，其特征在于：所以脉冲发生器(12)通过改变几何形状获得不同脉冲构形的加载波，所述脉冲构形为三角波、方波、半正弦波或双线性波。

4.根据权利要求1所述基于Hopkinson拉杆实现拉/压冲击疲劳试验的装置，其特征在于：所述脉冲发生器(12)能够通过改变速度获得不同脉冲幅值。

本发明的进一步技术方案是：还包括限位销钉(14)，限位销钉(14)安装于后端激光发生器(13)与发射装置(16)之间，防止高速回收的脉冲发生器(12)撞坏发射装置(16)。

5.根据权利要求1所述基于Hopkinson拉杆实现拉/压冲击疲劳试验的装置，其特征在于：所述试样(20)为圆柱形或板状，圆柱试样通过螺纹连接方式分别与入射杆(19)、透射杆(21)连接，板状试样通过加工销钉孔分别与入射杆(19)和透射杆(21)固定连接。