[发明专利]扭转应力波释放装置

说明书

本申请公开一种扭转应力波释放装置，其中一个实施例的装置包括：棘轮机构、夹持机构、入射杆、试样、透射杆；该夹持机构包括：底板、固定座、外臂、内臂、次线圈、主线圈支架、主线圈、弹簧组件、夹持杆；固定座与底板固定连接，每个固定座分别与外臂和内臂连接，二个内臂相对设置，且内臂的高度低于外臂的高度；夹持杆设置在二个外臂之间；二个内臂相对一侧的分别设置有次线圈以及夹持槽，二个夹持槽形成夹持部；外臂和内臂之间设置有弹簧组件；主线圈位于二个次线圈之间；入射杆的一端与棘轮机构固定连接，试样设置在入射杆的另一端和透射杆之间，且入射杆穿过夹持机构的夹持部。通过本申请能够精确控制扭转波脉冲的产生和释放时间。

技术领域

本发明涉及材料动态力学性能测试技术，尤其涉及一种基于电磁力的扭转应力波释放装置。

背景技术

工程材料与结构往往承受着复杂应力状态。比如，大型客机在起飞降落的过程中，可能会遭受到碎石或鸟体的撞击，而发生机毁人亡的惨剧。为了设计出有效的防护结构，首先需要研究材料在复杂应力加载条件下的力学行为。

在爆炸冲击等条件下，材料往往承受着复杂应力条件加载。因此，测试材料或结构在复杂应力条件下的实验数据，成为广泛的研究内容。但是，现有技术中的电磁脉冲式霍普金森杆加载技术存在各种问题，例如操作不方便、扭转波脉冲不易控制、或不安全等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种扭转应力波释放装置，以解决现有技术存在的电磁脉冲式霍普金森杆加载的操作不方便、扭转波脉冲不易控制或不安全等问题。

根据本发明的一个方面提出一种扭转应力波释放装置，其包括：棘轮机构、夹持机构、入射杆、试样、透射杆；所述夹持机构包括：一个底板、二个固定座、二个外臂、二个内臂、二个次线圈、二个主线圈支架、一个主线圈、二个弹簧组件、一个夹持杆；所述二个固定座并排设置并分别与所述底板固定连接，每个固定座分别与一外臂的下部和一内臂的下部连接，所述内臂设置在所述固定座的内侧，所述外臂设置在所述固定座的外侧；其中所述二个内臂相对设置，且所述内臂的高度低于所述外臂的高度；所述夹持杆设置在所述二个外臂的上部之间；所述二个内臂相对一侧的上部分别设置有一个次线圈，所述二个内臂相对一侧的下部分别设置有一个半弧状的夹持槽，所述二个夹持槽形成一夹持部；其中，在每个固定座上的外臂和内臂之间设置有一弹簧组件；所述二个主线圈支架分别与所述底板固定连接，所述一个主线圈设置在所述二个主线圈支架上，其中所述主线圈位于所述二个次线圈之间；所述入射杆的一端与所述棘轮机构固定连接，所述试样设置在所述入射杆的另一端和所述透射杆之间，且所述入射杆穿过所述夹持机构的夹持部；其中，旋转夹持杆使得所述二个外臂分别向内发生相向运动，通过所述弹簧组件使得所述二个内臂也向内发生相向运动，并使所述夹持部夹紧所述入射杆；所述棘轮机构对所述入射杆的一端施加扭矩，所述入射杆的一端至夹持处储存扭矩能；对所述主线圈放电，在次线圈与主线圈之间产生电磁斥力使所述二个内臂分别向外运动，使储存在所述入射杆中的扭矩能被释放，在所述入射杆上产生扭转应力波，其中所述扭转应力波的一部分形成反射波，另一部分形成透射波。

其中，所述夹持机构还包括二个次线圈壳，每个内臂相对一侧的上部分别具有一凹槽，每个次线圈壳设置于一个凹槽中，每个所述次线圈壳中设置有一个所述次线圈。

其中，所述夹持机构还包括一个主线圈壳，所述主线圈壳分别与所述二个主线圈支架连接，所述主线圈设置在所述主线圈壳中。

其中，所述入射杆与所述透射杆同轴设置，且所述入射杆与所述透射杆仅在其轴线方向转动。

其中，所述扭转应力波释放装置还包括：应变片和数据采集器，所述应变片分别设置在所述入射杆和所述透射杆上，所述数据采集器通过所述应变片采集所述入射杆上产生的入射波信号和反射波信号、以及所述透射杆上产生的透射波信号。

其中，所述扭转应力波释放装置还包括：电容充电器，所述电容充电器对所述主线圈放电。