[发明专利]一种基于电磁力的霍普金森拉压杆应力波加载平台

说明书

发明公开了一种基于电磁力的霍普金森拉压杆应力波加载平台；应力波加载平台包括金属台座、调节机构、加载装置三部分；金属台座为各部件提供支撑，调节机构由丝杠、枪托平台和弧形压板组成，加载装置通过弧形压板固定在枪托平台上，且能承受较大的轴向作用力。丝杠旋入金属台座产生顶持力，实现加载装置的高度调节,丝杠顶端球面与枪托平台底部凹槽贴合，实现加载装置的俯仰、左右旋转调节功能。加载装置在轴向上背对背安装两种加载线圈，配合调节机构实现加载线圈快速调换功能。加载线圈的电极与电缆采用双螺柱平面接触连接方式，增加电极与电缆间的接触面积和连接强度，有效地避免高压放电打火，提高了加载设备安全性能。

技术领域

本发明属于材料动态力学性能测试技术领域，具体地说，涉及一种基于电磁力的霍普金森拉压杆应力波加载平台。

背景技术

工程应用中，材料变形的应变率因材料工作环境的复杂性而存在着较大的差异，不同应变率范围内材料的力学行为往往不同，由此需要对不同应变范围内材料的力学行为进行研究。在高应变率下霍普金森压杆和拉杆技术被广泛应用于材料的力学性能测试中，该技术的原理是:将短试样置于两根压杆之间，利用加速质量块、短杆的撞击产生加速脉冲对试样进行加载，同时通过粘贴在入射杆、透射杆上的应变片记录脉冲信号，利用脉冲信号推算出材料的力学性能。目前在分离式霍普金森压杆实验装置中产生入射波的普遍方式是通过气枪将撞击杆高速发射，与入射杆同轴撞击产生入射脉冲；这种加载方式存在很多缺陷。

发明专利CN103926138中公开了一种基于电磁力的霍普金森拉压杆应力波发生器及实验方法，该发生器以电磁铆接装置代替气枪作为霍普金森压杆实验中的加载设备，通过调节放电电压实现加载应力波幅值和脉冲宽度的精确控制，提高实验稳定性。实际应用中，霍普金森拉压杆实验要求加载设备与应力波入射杆同轴，应力波加载前需要进行设备同轴调节，但由于该发生器采用电磁铆枪为主体结构，加载设备无法实现高度、俯仰、左右旋转调节，不便于实验操作。同时，当实验加载应力波幅值较大时，加载设备需承受较大的后坐力，该加载装置容易产生晃动，带来实验误差。此外，该发生器需要采用高压瞬时放电进行工作，工作电压一般为1000V至4000V,放电电缆与放电线圈接头容易发生高压打火。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种基于电磁力的霍普金森拉压杆应力波加载平台；应力波加载平台可实现其升降、俯仰、左右旋转，提高实验系统的稳定性能，同时可避免高压打火，提高加载设备的安全性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括金属台座、调节机构、加载装置；金属台座为各部件提供支撑，加载装置与调节机构位于金属台座上面，调节机构控制加载装置的高度升降、俯仰、左右旋转调节；

所述加载装置包括凸台、锥形放大器、次级线圈、导向轴、小加载线圈、小绝缘套、小金属座、弧形压板、大金属座、大加载线圈，小加载线圈与大加载线圈结构相同，加载线圈与次级线圈、锥形放大器通过导向轴分别固定在小金属底座和大金属底座上，导向轴一端有凸台,两个金属底座背对背同轴安装，两个加载线圈外层分别包裹小绝缘套和大绝缘套，加载线圈的阳极竖直放置，阳极方向指向线圈圆心，加载线圈的阴极方向指向线圈圆心，且与阳极之间周向夹角为84°，电极从绝缘套层外伸40mm,与电缆采用双螺孔平面接触连接；

所述调节机构包括丝杠、手轮、压缩弹簧、枪托平台、弧形压板，枪托平台位于金属台上面，所述枪托平台底部为矩形平板，上部梯形凸块中间有弧形凹槽，矩形平板四角处开有四个相同的弧形长槽孔，弧形长槽孔的曲率中心为枪托平台形心，弧形长槽孔依枪托平台形心相互对称，限制枪托平台的转动轨迹；加载装置通过弧形压板固定在枪托平台上；所述丝杠顶端为球面形，底端固定有手轮，丝杠与金属台中间部位的螺孔配合，丝杠顶端与枪托平台底部凹槽接触，实现加载装置的高度升降、俯仰、左右旋转调节；