[发明专利]一种用于分离式霍普金森压杆实验的组合式子弹

说明书

一种用于分离式霍普金森压杆实验的组合式子弹，属于材料动态性能测试领域。本发明的目的是为解决现有异形子弹无法在实验现场快速完成组装问题。所述组合式子弹主要包括子弹外壳、子弹内壳、螺栓连接块、螺栓、子弹头及多个子弹段，多个子弹段均为空心圆柱体、子弹内壳包括上内壳和下内壳，上、下内壳扣合连接，螺栓连接块、多个子弹段及子弹头依次安装到子弹内壳中，子弹外壳紧密套装在子弹内壳外部，子弹内壳通过螺栓与螺栓连接块连接。多个子弹段的外径均相同，通过调整其内径的不同来改变质量。本发明利用了组合的方式来装配SHPB实验所需的子弹，从而解决了子弹在实验现场的快速组装问题。本发明的结构简单、组装速度快、适合现有的SHPB实验装置。

技术领域

本发明涉及一种用于分离式霍普金森压杆实验的子弹，属于材料动态性能测试技术领域。

背景技术

常应变率加载是分离式霍普金森压杆（简称SHPB）实验获得待测材料精确动态应力-应变曲线的关键。同时，常应变率状态也是减少二维效应和惯性效应的一个重要条件。鉴于常应变率加载的重要性，国内外学者先后提出了多种方法来实现SHPB的常应变率加载。1982年Ellwood等提出了三杆法，在传统SHPB的入射杆前放置一根预加载杆，在预加载杆与入射杆之间安放与待测试样相同的试样，利用预加载杆的透射信号作为真正待测试样的入射加载波。三杆法可以在一定范围内实现待测试样的常应变率加载，对于同一种尺寸试样实现某一常应变率加载比较容易，而要实现其他应变率的加载，需不断地调整预加载试样的尺寸，这无形中增加了实验难度和成本。另外，三杆法需要在现有SHPB的基础上增加基座的长度，并且新增了两对接触面。为此，一些学者在三杆法的基础上去掉预加载杆，形成了双试件法。该方法易于在现有的SHPB系统上实现，但是最大的缺点是每次实验需要准备两个试件，这无疑增加了实验成本；同时，和三杆法一样，双试件法对一些脆性材料无法实现高应变率的加载测试。

一些学者将预加载试样换成了已知的紫铜材料，形成了整形器法。该方法是通过单一或组合整形器的变形来改变入射波的波形曲线，整形器材料除了选用紫铜外，还可选用钢、铝、橡胶和真空封泥等。合理的整形器材料和形状可以获得常应变率加载，但是整形器与入射波波形曲线之间的匹配非常困难，需要进行多次的试凑。为了减少实验过程中的试凑次数，Frew等和赵习金等建立入射波的理论模型，给出了整形器材料选择的定量化依据。但是，整形器材料在每次实验前都需要更换，并进行定位和粘贴等操作，给出实验带来一些不确定因素，波形的可重复性很难保证。与此同时，围绕着子弹自身的改造研究也一直没有停止，将这类方法研究统称为异形子弹法。该方法是用特定形状的子弹直接撞击入射杆产生加载波，入射波的波形曲线直接由异形子弹来控制。异形子弹的结构形式主要有圆头子弹、柱锥形子弹、空心锥子弹、阶梯型子弹、双锥形子弹和理想形状子弹等。异形子弹法存在的问题是无法在实验现场根据不同入射波的波形曲线快速地完成异形子弹的加工。综上所述，异形子弹法是SHPB实验中实现常应变率加载最为直接和有效的方法，但是异形子弹的快速组装和更换是急需要解决的难题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有异形子弹难以在实验现场快速组装，因此现有SHPB实验装置很难根据待测材料现场组装子弹来进行常应变率加载，所得到待测材料的动态应力应变关系不准确的问题，进而提供一种可以快速组装的用于分离式霍普金森压杆实验的组合式子弹。

实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种用于分离式霍普金森压杆实验的组合式子弹，包括子弹外壳、子弹内壳、子弹头、螺栓连接块、螺栓及多个子弹段；所述的子弹内壳包括上内壳和下内壳；所述的上内壳和下内壳的两端均设有半圆形封堵板，上内壳和下内壳扣合连接，上内壳和下内壳两端的半圆形封堵板分别形成圆形封堵板，其中一个所述的圆形封堵板中部设有螺栓穿过孔，另一个圆形封堵板中部设有子弹头穿出孔，所述的多个子弹段均为空心圆柱体，所述的螺栓连接块、多个子弹段及子弹头依次安装到子弹内壳中，所述的子弹外壳紧密套装在子弹内壳外部，子弹内壳通过穿入螺栓穿过孔内的螺栓与螺栓连接块连接。

本发明相对于现有技术的有益效果是：