[发明专利]一种冲击拉伸试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是测试材料动态拉伸力学性能的试验装置。

背景技术

爆炸、高速撞击、金属切削等是工程中较为常见的冲击载荷，这类载荷的特点是作用时间很短（一般为微秒或纳秒级），冲击强度高（足以引起材料的破坏）。材料在动态载荷作用下所表现出的力学性能与在静态或准静态时的力学性能将有很大的不同。所以研究材料在冲击载荷下的力学性能具有十分重要的工程意义和学术价值。为了模拟各种速率的冲击加载过程，试验装置设计就成其关键问题之一。有关材料的动态拉伸性能问题正在成为人们讨论、研究的热点，而该种试验装置还处在不成熟阶段，暂时还没有形成一个统一的标准。

目前的高应变率冲击拉伸装置大都按照分离式霍普金森拉杆(SplitHopkinson Tensile Bar，简称SHTB装置)原理来进行研制，这种装置的共同点是由拉伸杆系、使撞块加速的动力发生器和信号记录仪系统组成。其设计的关键在于动力发生器的设计，这也是各个装置最大的区别之处。

现今，已有的装置有“ARALL材料拉伸力学性能的试验研究（爆炸与冲击，1998年4月）”中介绍的间接杆杆型旋转圆盘冲击拉伸试验装置和“高速冲击拉伸试验装置的研制（机械科学与技术，2005年7月）”中介绍的气动式间接杆杆型冲击拉伸试验装置，它们的主要区别在于动力发生器的设计不同。即驱动撞块的方法不同。旋转圆盘冲击拉伸试验装置主要采用机械式，利用异步电动机，通过变速箱来带动旋转盘转动，当旋转盘到达一定的速度后，通过控制器来释放摆锤，打击撞块从而完成冲击拉伸实验，此装置的缺点是比较复杂，而且价格也比较昂贵，不利于推广。而气枪式冲击拉伸试验装置主要采用气动式驱动，采用高压气体作为动力源，通过高、低压气体的进气、排气来推动气室内部活塞的往复运动，从而实现高压气体的快速释放功能来推动撞块。此装置的缺点是对气室和气路的密封要求比较严格，所以在制造上比较困难。

发明内容

本发明的目的在于提供达到测试材料在高应变率下的动态拉伸力学性能的一种冲击拉伸试验装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种冲击拉伸试验装置，其特征是：包括支撑底座、混凝土底座、透射杆、入射杆、应变片、应变仪、动态信号存储仪、动力发生器、环形撞块、信号触发装置、时间间隔仪、脉冲发生装置、吸收装置，透射杆、入射杆、动力发生器均安装在支撑底座上，被测的试件安装在透射杆和入射杆之间，透射杆和入射杆上分别粘贴应变片，应变片通过导线连接应变仪，入射杆依次穿过动力发生器、信号触发装置、时间间隔仪后连接脉冲发生装置，脉冲发生装置安装在吸收装置里，吸收装置安装在混凝土底座上，信号触发装置连接动态信号存储仪，应变仪和动态信号存储仪相连，环形撞块安装在动力发生器里。

本发明还可以包括：

1、所述的动力发生器包括气枪、高压气瓶、气体转换器、内套管、外套管，气枪包括左气枪、右气枪，气体转换器安装在支撑底座上，左气枪、右气枪分别安装在气体转换器的两侧，内套管安装在外套管里、两者组成的结构安装在气体转换器里并与气体转换器密封，内套管和外套管组成安装环形撞块的滑道，内套管、外套管、气体转换器构成连通空腔，高压气瓶通过管连通左气枪和右气枪。

2、还包括气压控制台，高压气瓶连接气压控制台，气压控制台分别连接左气枪和右气枪，左气枪、右气枪对称安装在气体转换器两侧，内套管与外套管同轴。

3、所述的脉冲发生装置包括连接套、金属短杆、连接杆、挡块，金属短杆通过连接杆连接挡块，金属短杆还通过连接套连接入射杆，环形撞块可在连接套、金属短杆、连接杆上滑动并撞击挡块。

本发明的优势在于：

1、冲击拉伸装置的动力发生器采用了双气室并联结构，出气量大，可以完成高强度材料的冲击拉伸实验，整个实验装置的连接方便，采用密封圈即可完成高压气枪与转换器之间的气密性问题。相对于其他气动式冲击发生器，结构密封要求低很多，且连接方便。同时本发明的结构简单、安装方便，采用了目前已经技术成熟的气枪装置储存和释放高压气体，整个实验装置的造价相对于国内的其它冲击拉伸试验装置低很多。价格优势明显。

2、本发明可以方便的改变环形撞块的长度、金属短杆的外形尺寸以及气压来调整入射波脉冲的幅值和宽度。也可以方便的改变脉冲发生器的结构完成直接杆杆型冲击拉伸实验。

3、本发明安装了信号触发装置，当撞块通过时即可触发动态信号存储仪记录实验数据，实验数据记录的成功率较高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；