[实用新型]具有预加载的微型动态拉压实验系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及动态冲击实验力学领域，特别涉及一种具有预加载的微型动态拉压实验系统。

背景技术

在许多情况下，如汽车的颠簸撞击、航天器的发射等，材料或结构常受到动态载荷，尤其是冲击载荷下的力学响应是材料的重要力学性能参数。分离式的霍普金森杆（Hopkinson）动态力学测试系统可成功的测试材料的动态压缩及拉伸性能，材料在两种相反的高应变率载荷作用下的力学性能对于材料的应用有着重要的意义，同时微型试件的动态性能测试也正成为新的需求。但是，通常分离式的动态压缩实验和拉伸实验均需在不同的实验设备上进行，当需要某一种材料的动态力学性能实验数据时，往往需要分别进行动态压缩和动态拉伸两种实验，较为不便。

目前拉压一体的霍普金森动态力学性能测试都在压缩杆的基础上单方向增加拉伸的装置实现拉压一体，中国专利（公开号：CN101666724A）公开了一种通过双向发射气体炮驱动子弹向右或向左加速实现了两种加载方式的转换的实验装置，但该装置无法实现拉伸和压缩实验同时进行，该装置子弹的驱动方式主要是通过气动驱动的形式，且需分别设计向左发射的轨道和向右发射的轨道，装置的体积庞大，成本比较昂贵，且发射部分独立与杆件系统，需占用较大的空间放置，亦没有实现装置的集约化。专利申请号：201220500760.5实用新型公开了一种拉压一体化的霍普金森杆装置，该装置采用磁阻式电磁线圈发射器，实现了拉伸实验与压缩实验装置的一体化，但该装置对于拉伸实验和压缩实验分别采用了两套磁阻式电磁线圈发射器，未能体现电磁驱动可以双向发射的优势，同时该系统采用了两套拉伸杆及子弹，装置较复杂，亦没有体现出装置的便利性。目前对于材料的动态拉伸实验，尤其是薄膜和纤维材料试件（Jaeyoung Lim,James Q,Zheng,Karl Masters,Weinong W.Chen.Effects of gage length,loading rates,and damage on the strength of PPTA fibers,International Journal of Impact Engineering,38(2011)219-227），由于材料的刚度低，试件夹持时常呈松弛状态，当应力波在传播到呈松弛状态的试件时，其遵循的一维应力波的传播规律会受到严重影响，对基于一维应力波传播的霍普金森杆实验会造成很大的实验误差。但目前对已公开的装置中尚未对此问题进行很好解决。

因此，如何解决目前材料动态拉伸实验（尤其是薄膜和纤维材料）中对于应力波传播的影响便成为亟待解决的问题。同时如何有效的将动态拉伸和压缩实验进行有效的整合，提高装置的实验便利化以及降低装置的空间占有率成为提高实验效率的一个重要的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有预加载的微型动态拉压实验系统，以解决目前材料动态拉伸实验（尤其是薄膜和纤维材料）中对于应力波传播的影响问题，以及无法有效的将动态拉伸和压缩实验进行有效的整合等问题。

为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种具有预加载的微型动态拉压实验系统，其特征在于：包括：工作台、精密升降架、磁阻式线圈发射器、预加载组件、空气轴承、压缩透射杆、拉压共用的变截面撞击杆、微力传感器和带有缺口的圆筒状子弹；

所述磁阻式线圈发射器和预加载组件由精密升降架与所述工作台固定连接,所述压缩透射杆和所述拉压共用的变截面撞击杆由所述空气轴承无摩擦的支撑于所述工作台上，所述空气轴承通过所述精密升降架固定安装在所述工作台上；

所述压缩透射杆和预加载组件分别布置在所述拉压共用的变截面撞击杆的两侧；

所述磁阻式线圈发射器的出口端与所述拉压共用的变截面撞击杆的截面改变处相平行，

所述微力传感器固定在所述固定杆上的靠近所述拉压共用的变截面撞击杆的一端；

所述带有缺口的圆筒状子弹分别与所述拉压共用的变截面撞击杆以及所述磁阻式线圈发射器同轴，且位于所述拉压共用的变截面撞击杆与磁阻式线圈发射器之间，所述带有缺口的圆筒状子弹发射时靠磁力悬浮无摩擦地套在所述拉压共用的变截面撞击杆上。

进一步地，其中：

所述拉压共用的变截面撞击杆是由大截面杆和小截面杆组成的一体杆件，

所述微型动态拉压实验系统在进行压缩实验时，所述拉压共用的变截面撞击杆的大横截面一端通过压缩试件与所述压缩透射杆相连，所述带有缺口的圆筒状子弹发射时撞击在所述拉压共用的变截面撞击杆的截面改变处，使大截面杆一端传递压缩入射波。

进一步地，其中：