[发明专利]一种适用于高速相机拍摄的侵彻实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种适用于高速相机拍摄的侵彻实验装置及方法，装置包括子弹和测试装置；子弹包括弹托、弹体、橡胶圈和铜环薄片；测试装置依次包括炮管、激光遮断式测速装置、挡板和样品支架；炮管的末端固定连接激光遮断式测速装置；挡板上设有用于安装钢环的环形凹槽，环形凹槽中央设有开孔；钢环的表面上对称的设置有两个铜片，铜片分别与导线相连；样品支架包括一体成型的上平面、竖直面和下平面，上平面和下平面的自由边分别通过螺钉安装一个夹片；样品两侧分别设有相机和闪光灯；激光遮断式测速装置、挡板上的开孔和样品支架上的小孔均与炮管同轴。本发明能够方便更换弹体大小、形状，并且能够对相机位置进行调节实现多角度拍摄。

技术领域

本发明属于材料测试技术领域，涉及一种侵彻实验装置，特别涉及一种适用于高速相机拍摄的侵彻实验装置及方法。

背景技术

在车辆工程、兵工技术及航空航天领域，材料会承受各种类型的冲击载荷。在冲击载荷下，材料的力学性能及变形破坏模式与准静态条件下有明显区别，因此仅仅对材料准静态力学性能及破坏模式的研究是不完整的，科学家们越来越关注材料的动态力学性能及变形破坏模式。一级轻气炮实验装置是研究各类工程材料动态力学性能的一种较为基础的装置，其应变率可以达到10⁶s^-1，广泛应用于材料的动态加载试验，其中就包括侵彻试验。

在侵彻试验的过程中，为了更直观地看到材料的动态破坏过程，更准确地研究材料的变形破坏模式，我们对试验要求也不断提高。纵观以前的试验设备，我们可以发现，以往的试验存在着只能单一弹体冲击样品，不方便更换不同材质、不同尺寸、不同形状的弹体；无法做到样品夹持装置精准移动，完成精准定位冲击；试验中样品是直接贴在炮管一端的，样品会被弹体打飞，不利于回收；或者将样品用全外框的夹具夹持，如图1所示，不利于侧面拍摄，相机拍摄角度非常受限。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够方便更换弹体大小、形状，能够对相机位置进行调节实现多角度拍摄，利于样品回收的适用于高速相机拍摄的侵彻实验装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种适用于高速相机拍摄的侵彻实验装置，依次包括炮管、激光遮断式测速装置、挡板和样品支架；

所述炮管的末端固定连接激光遮断式测速装置；所述激光遮断式测速装置呈环形，其一端通过螺纹与炮管固定连接，激光遮断式测速装置的侧壁上对称的设有两组开孔，所述开孔用于插入光纤；

所述挡板上与激光遮断式测速装置相对应的位置处设有用于安装钢环的环形凹槽，环形凹槽中央设有开孔；钢环的表面上对称的设置有两个铜片，铜片分别与导线相连，导线通过电阻-电容电路连接数字延时触发器；

所述样品支架包括一体成型的上平面、竖直面和下平面，上平面和下平面相互平行，上平面和下平面的固定侧边分别与竖直面固定连接，上平面和下平面的自由边分别通过螺钉安装一个夹片，夹片用于夹持样品；样品支架的竖直面上设有用于供弹体通过的小孔；样品支架下平面固定安装在二轴位移台上，二轴位移台安装在升降台上；

所述样品两侧分别设有相机和闪光灯，相机与示波器连接；

所述的激光遮断式测速装置、挡板上的开孔和样品支架上的小孔均与炮管同轴。

进一步地，所述激光遮断式测速装置的侧面上对称地设置有用于提前泄压的直通方形孔。因为一级轻气炮用高压作为动力源，弹体较小时受气流影响比较大，而该装置放于炮管末端真空室内，这个方形孔用于提前泄压，能够防止前冲气体对弹体的影响，减小测试误差。

进一步地，所述钢环表面喷涂有不导电的绝缘漆。

进一步地，所述样品支架的上平面和下平面上分别对应地设有两个定位孔，下平面上的两个定位孔用于通过螺钉将样品支架固定在二轴位移台上，上平面上的两个定位孔用于安装两个螺钉。