[发明专利]一种SHPB试验装置及其发射装置和控制方法

说明书

本发明公开了一种SHPB试验装置及其发射装置和控制方法，SHPB试验装置包括气源、入射杆、透射杆、阻尼杆和发射装置，发射装置包括处理器、缓冲腔、发射腔、枪管和设于枪管内的子弹，处理器根据第一压力测量仪和第二压力测量仪传递的检测信号通过控制相关电控阀启闭调节缓冲腔、发射腔内气压，最终从发射腔内冲出的气体进入枪管，以冲击子弹，子弹冲击入射杆，产生入射波；该装置能够精准控制冲入发射腔内的气体气压值，获得预设的子弹初速度，从而每次试验产生相同的入射波曲线，保证不同批次试验结果的可比性。

技术领域

本发明涉及霍普金森压杆试验装置技术领域，具体是一种SHPB试验装置及其发射装置和控制方法。

背景技术

SHPB(Split Hopkinson Pressure Bar，霍普金森压杆)是国际通行用于测试各类材料动力学参数和探讨各类应力波特征的试验装置。然而，对于传统的SHPB试验装置，子弹每次从枪管中射出的初速度都不相同，导致每次测定的入射波波形完全不一，在后期数据分析中，研究人员很难知道是入射波差异还是探讨的参数差异引发的透、反射波参数变化，因而，基于差异波形的各批次试验结果没有可比性。尽管可以采用波速、能量等参数对数据进行归一化处理，但是，归一化处理可能掩盖某些波形重要特征，或放大试验中的某些偶然现象，导致研究失败。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SHPB试验装置及其发射装置和控制方法，以解决现有技术中传统的SHPB试验装置由于子弹每次从枪管中射出的初速度都不相同，导致每次测定的入射波波形完全不一的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种SHPB试验发射装置，发射装置包括处理器、缓冲腔、发射腔、枪管和设于枪管内的子弹，缓冲腔通过第一电控阀与气源连接，缓冲腔作为气源气体的缓冲存储区，用于暂时存储从气源降压后的气体，通过第二电控阀与发射腔连接；发射腔通过第三电控阀与枪管连接，发射腔用于存储给子弹施加动力的高压气体；发射装置还包括用于测量缓冲腔内气压的第一压力测量仪和用于测量发射腔内气压的第二压力测量仪；处理器根据第一压力测量仪和第二压力测量仪传递的检测信号通过控制相关电控阀的启闭调节缓冲腔、发射腔内气压，最终从发射腔内冲出的气体进入枪管，以冲击子弹。

作为优化，缓冲腔内设有电控活塞，电控活塞将缓冲腔划分为第一缓冲腔和第二缓冲腔，第二缓冲腔通过第一电控阀与气源连接，通过第二电控阀与发射腔连接；处理器通过第一压力测量仪测量第二缓冲腔内气压，通过控制电控活塞推动第二缓冲腔内的气体经第二电控阀进入发射腔，以调节发射腔内的气压。

作为优化，第一缓冲腔上开设有进排气孔；第一缓冲腔经进排气孔与外界空气连通,平衡第一缓冲腔内气体压力和外界气压。

作为优化，第二缓冲腔与气源之间通过软管连接，第一电控阀设置在气源的端口；第一电控阀控制气源的启闭及开度，调节气源气体流速。

一种SHPB试验装置，其特征在于：包括气源、前述任一项发射装置、入射杆、透射杆和与透射杆连接的阻尼杆，从所述气源冲出的气体促使发射装置冲击子弹，子弹冲击入射杆，产生入射波，入射波经过置于入射杆和透射杆之间的试件部分传递至透射杆，最终由处理器采集处理。

一种SHPB试验发射装置的控制方法，包括如下步骤：

开启第一电控阀，使气源提供的气体进入缓冲腔，待缓冲腔内气压增高至大于预确定的发射腔所需气压值时，关闭第一电控阀；

开启第二电控阀，待发射腔气压增高至预确定的发射腔所需气压值时，关闭第二电控阀，开启第三电控阀，使气体从发射腔冲入枪管，以冲击子弹。

作为优化，发射腔所需气压值的确定方法包括如下步骤：根据SHPB试验的需求，设定子弹射出枪管时的速度，基于设定的子弹速度，采用多次“空打”试验，确定发射腔所需气压值。