[发明专利]立式霍普金森压杆试验装置及试验方法

说明书

本发明涉及立式霍普金森压杆试验装置及试验方法，技术方案是，包括导向筒、入射杆、透射杆、缓冲杆和子弹，该立式霍普金森压杆试验装置还包括底座，底座两侧对称装有朝上竖直设置的侧向支撑板，两侧的侧向支撑板之间顶部装有水平的第一横向支撑板，第一横向支撑板下方，在两侧的侧向支撑板之间依次装有三组水平的第二横向支撑板，每组第二横向支撑板设置有夹持机构，每组夹持机构均夹持住对应的入射杆、透射杆或缓冲杆，入射杆表面均粘贴有第一应变片，透射杆的表面粘贴有第二应变片，本发明可以精准控制子弹撞击速度且能获得中低速的冲击速度，用于分析如煤、轻质混凝土等较低波阻抗材料动态力学性能，可以满足高、中、低速的动态实验。

技术领域

本发明涉及用于测试如煤、轻质混凝土、冻结土等低波阻抗材料的动态力学性能的立式霍普金森压杆试验装置及测试方法。

背景技术

霍普金森压杆技术是1949年由J.Hopkinson和B.Hopkinson提出，Kolsky在此基础上提出了分离式霍普金森压杆用于测量金属材料在高应变率下的动态力学性能。又经过半个多世纪的发展,分离式霍普金森压杆技术已成为测量各种材料动态力学性能的重要手段。但现有的分离式霍普金森压杆均为水平放置，大多采用气动方式加载,这种加载方式存在以下不足：①加载应变率不稳定；②当加载气压较大时，产生的冲击力太大，在分析煤、轻质混凝土、冻结土等这类低波阻抗材料的动态本构关系时，材料会产生完全破坏，难以分析材料微裂纹稳定发展阶段及微裂纹非稳定扩展阶段；③当加载气压较小时，子弹无法打出，以上原因导致试验无法获得准确结果，因此，其改进和创新势在必行。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种立式霍普金森压杆试验装置，可有效解决煤、轻质混凝土等低波阻抗材料的动态力学性能测试的问题。

本发明解决的技术方案是：

一种立式霍普金森压杆试验装置，包括导向筒、入射杆、透射杆、缓冲杆和子弹，该立式霍普金森压杆试验装置还包括底座，底座两侧对称装有朝上竖直设置的侧向支撑板，两侧的侧向支撑板之间顶部装有水平的第一横向支撑板，第一横向支撑板下方，在两侧的侧向支撑板之间依次装有三组水平的第二横向支撑板，第一横向支撑板上设置有上下贯通的导向筒安装孔，导向筒上端与导向筒安装孔固定连接，导向筒为上下贯通的圆形管状中空结构，导向筒上方设置有定滑轮，第一横向支撑板上装有电机，电机的转动轴上装有与其配合的电磁离合器，电磁离合器的外周上套设有线盘，钢丝绳的一端与线盘固定连接，另一端绕过定滑轮后向下延伸并伸入导向筒腔体内，伸入的一端与沿导向筒滑动连接的子弹上端固定连接，伸入导向筒腔体部分的钢丝绳与导向筒的中心线共线，导向筒下部的侧壁上设置有内外贯通的观察孔，观察孔上方的导向筒上设置有用于测量子弹撞击入射杆上端面前下落速度的激光测速传感器，激光测速传感器与用于显示其检测速度的激光测速仪相连，每组第二横向支撑板设置有夹持机构，自上而下三组第二横向支撑板上的夹持机构分别与入射杆、透射杆、缓冲杆一一对应，每组夹持机构均夹持住对应的入射杆、透射杆或缓冲杆，同时，入射杆、透射杆、缓冲杆均与导向筒呈同轴设置，入射杆表面均粘贴有用于测量其应变值的第一应变片，透射杆的表面粘贴有用于测量其应变值的第二应变片。

一种基于所述立式霍普金森压杆试验装置的低波阻抗材料应力应变测量方法，包括以下步骤：

一、标定

a、沿与入射杆对应的第二横向支撑板上的杆通道上下滑动入射杆，使入射杆上端面位于导向筒下部的观察孔范围内，并与子弹下端面接触，启动第一推杆电机，压紧固定入射杆；

b、沿与透射杆对应的第二横向支撑板上的杆通道上下滑动透射杆，使透射杆上端面与入射杆的下端面紧贴，启动第二推杆电机，压紧固定透射杆；

c、沿与缓冲杆对应的第二横向支撑板上的杆通道上下滑动缓冲杆，使缓冲杆上端面与透射杆的下端面紧贴，启动第三推杆电机，压紧固定缓冲杆；