[实用新型]一种高速加载材料动态压痕实验装置

说明书

技术领域

 本实用新型涉及一种材料动态特性的实验装置，尤其涉及一种高速加载材料动态压痕实验装置。

背景技术

工程材料的力学行为受到其应力状态的明显影响，而在动态加载条件下，材料的力学行为更与加载的速度（具体度量为应变率）相关。材料硬度实验是工程界广泛采用的材料力学性能的测试方法，其简单有效，而仪器化压痕、纳米压痕实验技术则是传统硬义测量的进一步发展，可以测得压入过程的变形与受力，但现有技术仅限于材料的静态性能测试。虽然也有采用动态压入的实验技术如常见的里氏、肖氏硬度计等，但它们仅具有形式上的“动态”，并不能真正测得材料的动态力学特性。

而在高速度加载条件下的动压痕实验，目前基本上是直接采用弹丸撞击被测试物，然后通过撞击结束后的压痕深度及弹丸初速来估计被测材料的动态力学性能，其无法测得材料在受撞击过程中的动态力学特性。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可测得材料在受高速冲击过程中的动态力学特性的高速加载材料动态压痕实验装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高速加载材料动态压痕实验装置，包括弹丸、弹丸发射装置、圆截面的压杆、超动态应变仪、数字示波器和计算机处理系统，所述的压杆上粘贴有应变片，所述的应变片与所述的超动态应变仪电连接，所述的超动态应变仪和所述的计算机处理系统分别与所述的数字示波器电连接，所述的压杆的前端端面固定设置有圆柱形的被测试件，所述的弹丸发射装置固定设置在所述的被测试件的前方，所述的弹丸发射装置与所述的被测试件之间设置有光触发测速装置。

所述的弹丸的直径为1～2mm，所述的被测试件的直径大于等于所述的弹丸直径的4倍，所述的被测试件的厚度大于等于所述的弹丸直径的2倍。

所述的光触发测速装置包括触发计时器、两根并排设置的激光管和两根位置与所述的激光管上下对应的光敏管，所述的光敏管位于所述的激光管的下方，所述的光敏管与所述的触发计时器电连接。

所述的弹丸的材料为硬质合金，如碳化钨。

所述的弹丸发射装置为高压气炮。

所述的压杆的尾端固定设置有吸能块，所述的吸能块的材料为铅，以防止压杆在撞击的过程中被损坏。 

与现有技术相比，本实用新型的优点是通过该实验装置可测得被测试件在受撞击过程中的动态力学特性（如：压入力、压入速度和压入位移的时程），以便于更深入地研究材料的动态力学性能，而且本装置可适用于较高的冲击速度，其冲击速度可达100m/s；此外，整个实验装置测量精度高，且结构简单。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图所示，一种高速加载材料动态压痕实验装置，包括高压气炮1、材料为硬质合金的弹丸2、圆截面的压杆3、超动态应变仪4、数字示波器5和计算机处理系统6，压杆3上粘贴有应变片31，应变片31与超动态应变仪4电连接，超动态应变仪4和计算机处理系统6分别与数字示波器5电连接，压杆3的前端端面固定设置有圆柱形的被测试件7，高压气炮1固定设置在被测试件7的前方，高压气炮1与被测试件7之间设置有光触发测速装置，光触发测速装置包括触发计时器10、两根并排设置的激光管8和两根位置与激光管8上下对应的光敏管9，光敏管9位于激光管8的下方，光敏管9与触发计时器10电连接，压杆3的尾端固定设置有材料为铅的吸能块32。

上述实施例中，弹丸2的直径可在1～2mm的范围内选择，被测试件7的直径大于等于弹丸2直径的4倍，被测试件7的厚度大于等于弹丸2直径的2倍。