[实用新型]一种材料大变形冲击压缩实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于测试材料动态性能的实验装置，尤其涉及一种材料大变形冲击压缩实验装置。

背景技术

工程材料在动态加载条件下的的力学特性通常采用应变率相关的本构方程来描述，材料的动态力学特性的差异则通过其本构参数来体现，而材料的应变率相关的本构参数无法用理论分析的方式得到而必需通过材料动态加载实验来确定。

分离式霍普金森压杆或Kolsky杆是现今最为广泛使用并被认为有效的测试材料高应变率下力学特性的实验装置，可用来测试各种工程材料在10²～10⁴ S^-1 量级应变率范围内的动态应力－应变曲线。与其它测试技术相比，霍普金森压杆实验装置具有加载平稳可控、测试精度高、装置耐用可靠等优点。但是传统的霍普金森压杆在装置总长度有限的情况下，其只能在较高应变率下实现实验应变，而在10 S^-1量级的应变率下不能或很难实现满足需要的试件变形。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可实现在10S^-1量级应变率下试件变形的材料大变形冲击压缩实验装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种材料大变形冲击压缩实验装置，包括撞击杆、透射杆和支承块，所述的透射杆水平固定，所述的支承块固定连接在所述的透射杆的右端面，所述的支承块的材料波阻抗大于等于所述的透射杆的材料波阻抗，且所述的支承块的横截面积大于等于所述的透射杆横截面积的100倍，所述的支承块的重量大于等于所述的透射杆重量的50倍，被测试件固定在所述的透射杆的左端面，所述的被测试件与所述的透射杆的左端面紧密接触，且所述的被测试件的横截面不超出所述的透射杆的左端面，所述的透射杆靠近左端的外表面上固定设置有两片沿轴向中心面对称的应变片，所述的应变片到所述的透射杆左端面的距离大于等于2倍的透射杆直径、小于等于5倍的透射杆直径，所述的应变片与信号调理器电连接，所述的信号调理器与数字存储示波器电连接，所述的撞击杆的材质、长度、直径均与所述的透射杆相同，且所述的撞击杆、所述的被测试件、所述的透射杆三者同轴。

进一步地，所述的透射杆和所述的撞击杆的材料均为高强弹簧钢或铝合金。

与现有技术相比，本实用新型的优点是由于该实验装置中在透射杆的右端面固定设置有支承块，当撞击杆撞击被测试件后，利用透射杆的右端产生反射加载波，可实现对被测试件的二次持续加载，使总实验时长为传统霍普金森压杆实验时长的4倍或4倍以上，且实验应变率的恒定性在一次加载过程中与传统霍普金森压杆实验完全相同，在二次加载过程中与传统霍普金森压杆实验差别很小，即实现了持续稳定的实验应变率；而且在与传统霍普金森压杆实验同等实验应变率下，利用本实验装置可使被测试件的变形达到传统霍普金森压杆实验的4倍以上，或在与传统霍普金森压杆实验同样最大应变下，本实验装置的实验应变率可低于传统方法的1/4并达到10S^-1量级；此外，本实验装置可适用于包括金属等的各种工程材料的测试。

附图说明

图1为本实用新型的实验装置示意图。

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，一种材料大变形冲击压缩实验装置，包括撞击杆7、透射杆1和支承块2，透射杆1水平固定，支承块2固定连接在透射杆1的右端面，支承块2的材料波阻抗大于等于透射杆1的材料波阻抗，且支承块2的横截面积大于等于透射杆1横截面积的100倍，支承块2的重量大于等于透射杆1重量的50倍，被测试件3固定在透射杆1的左端面，被测试件3与透射杆1的左端面紧密接触，且被测试件3的横截面不超出透射杆1的左端面，透射杆1靠近左端的外表面上固定设置有两片沿轴向中心面对称的应变片4，应变片4到透射杆1左端面的距离a大于等于2倍的透射杆1的直径、小于等于5倍的透射杆1的直径，应变片4与信号调理器5电连接，信号调理器5与数字存储示波器6电连接，撞击杆7的材质、长度、直径均与透射杆1相同，且撞击杆7、被测试件3、透射杆1三者同轴。

上述实施例中，透射杆1和撞击杆7的材料均可以为高强弹簧钢或铝合金。