[发明专利]用于实时低温分离式霍普金森压杆试验的温度补偿装置

说明书

本发明涉及用于实时低温分离式霍普金森压杆试验的温度补偿装置。包括低温环境箱、低温液氮瓶和气压泵。低温环境箱的箱体和箱门的夹壁内均设有保温材料，顶部设有液氮输入管，对称的两侧壁上分别开设有杆孔；箱门上设有观察窗。液氮输入管连通着伸入低温液氮瓶内底部的液氮输出管；气压泵的出气口通过气管连通着低温液氮瓶的进风管。使用时，先将低温环境箱安装在分离式霍普金森压杆试验装置的横梁上，再将分离式霍普金森压杆试验装置的入射杆和透射杆的试件夹持端，分别经箱体左右两侧的杆孔伸入箱体内，再将试件夹持在入射杆和透射杆的夹持端之间。本装置工作温度范围为常温～－100℃，箱体外壳无出汗现象；有效防止SHPB试验冲击时试样碎片的飞出。

技术领域

本发明属于测试低温状态下材料动态力学性能的一种试验装置技术领域，具体涉及分离式霍普金森压杆试验装置（Split Hopkinson Pressure Bar，简称SHPB）。

背景技术

分离式霍普金森压杆源于1914年英国学者B. Hopkinson设计的一种压杆，1949年前后经Davis和Kolsky等人的重新构思，以及后来许多研究工作者的不断改进。如今，分离式霍普金森压杆同高速摄像，光力学散斑技术以及有限元动态数值模拟结合在一起，已经成为力学家和材料科学家研发新材料的不可或缺的有力工具。分离式霍普金森压杆是利用高速撞击产生的应力波来研究材料动态力学性能，可以测得大多数工程材料在应变率高达10²～10⁴s^-1下的应力–应变关系，目前已成为测试材料高应变率下力学性能的一种基本试验装置，也是现今世界上公认最成熟的、应用得也最广泛的现代实验技术。基于这些原因，SHPB试验装置相关配套设备还在不断发展与完善。

低温技术不仅与人们的高质量生活息息相关，同时与许多尖端科学研究（如超导电技术、航天航空技术、高能物理、受控热核聚变、精密电磁计量、生物学和生命科学等）密不可分；当前工程材料的工作环境往往涉及到低温和高应变率等同时出现的极端情况，例如航空航天材料、高能物理材料、寒区地区岩土爆破开挖等。因此，低温状态下材料的动态力学性能已成为人们非常关心的一个问题。目前，人们利用SHPB试验装置开展了常温或高温材料动态力学试验研究，而利用SHPB试验装置开展实时低温环境下的材料试验研究存在一定的困难。

发明内容

为了保证冷冻后的低温试件在转移安装过程中温度损失补偿和试验环境温度，并使试件内外温度场均匀分布；同时，实现防止低温试件冲击过程中碎块飞出，以保证试验的安全性，本发明提供一种用于实时低温分离式霍普金森压杆试验的温度补偿装置。

用于实时低温分离式霍普金森压杆试验的温度补偿装置包括低温环境箱A、低温液氮瓶B和气压泵C；

所述低温环境箱A包括箱体3，箱体3的一侧面通过铰链连接设有向下开启的箱门11，箱体3和箱门11之间设有密封圈6，箱体3和箱门11对应开启处设有搭扣锁机构；箱体3的顶部、底部和三个侧面均为夹壁，夹壁内设有保温材料；箱门11的夹壁内设有保温材料；

所述箱体3的顶部中央设有贯通箱壁的液氮输入管1，液氮输入管1的一端伸入箱体内，箱体3的顶部外侧设有水准盒8；箱体3左右对称的两侧面中部分别开设有贯通箱壁的杆孔，且两侧杆孔同轴；杆孔下部的箱体3上设有温度传感器14；

所述箱门11的中部设有观察窗10；

所述液氮输入管1的另一端连通着液氮输出管的一端，液氮输出管的另一端伸入低温液氮瓶B内底部；所述气压泵C的出气口通过气管连通着低温液氮瓶B的进风管；

使用时，先将所述低温环境箱A安装在分离式霍普金森压杆试验装置的横梁21上，将分离式霍普金森压杆试验装置的入射杆24的夹持端和透射杆25的夹持端，分别经箱体3左右两侧的杆孔伸入箱体内；接着进行同轴对中、调平、固定；