[发明专利]一种防止试件脱落的霍普金森杆装置

说明书

本发明公开了一种防止试件脱落的霍普金森杆装置，包括两个同轴且相对放置的杆件，两所述杆件的端部之间留有试件放置区域，每个杆件在靠近所述试件放置区域的端部上均套设有收缩管构件，所述收缩管构件周向上均匀设置有两个以上槽条制动构件，两杆件相对的所述槽条制动构件之间活动穿设有槽条，所述槽条制动构件顶部设有将所述槽条压紧定位的槽条夹，所述槽条沿着所述杆件的轴向方向布置，并且每个槽条中部均设有试件径向限位块与试件接触。本发明防止试件在实验中过早与杆件分离，不仅能有效避免因试件移位导致的实验终止甚至失效，提高实验的准确度；还能延长应力波在杆件和试件内传播的时间，使实验更符合霍普金森杆技术中的“均匀性”假定。

技术领域

本发明涉及力学试验仪器领域，更具体地说，是涉及一种防止试件脱落的霍普金森杆装置。

背景技术

在各项工程和科学研究遇到的一系列问题中，会出现各式各样的爆炸或冲击荷载问题，而这类高应变率的荷载与静荷载有显著区别。霍普金森杆动态实验技术就是针对材料在冲击加载下的力学响应的相关研究技术，可通过此技术来获得材料在各种动态应变率下的应力应变曲线，为建立材料本构关系提供数值依据。

霍普金森杆系统由发射装置、子弹、入射杆、透射杆、能量吸收装置和数据采集系统组成。试件被夹在入射杆和透射杆之间，子弹受高压气体推动，从发射装置中以一定速度(由测速仪测出)射出，撞击入射杆，在入射杆中形成一个压力脉冲，即入射波(由贴在入射杆上的电阻应变片测得)，压力脉冲在入射杆中向前传播，当传至入射杆与试件界面时，由于试件材料和透射杆材料的惯性效应，整个试件将被压缩。同时，由于杆与试件之间的波阻抗差异，入射波被部分反射为反射波重新返回入射杆，而另一部分则透过试件作为透射波进入透射杆。反射波还由贴在入射杆上的电阻应变片测得，透射波由透射杆上的电阻应变片测得，由测得的入射波、反射波和透射波就可以处理得到材料的动态力学性能数据。

根据霍普金森压杆实验的技术要点，在实验过程中需要将试件夹置于两根杆件之间，同时需要在试件端面涂抹润滑剂以减小摩擦效应，或是对于某些特殊需要时要对试件和杆件之间使用胶水粘合。若要对尺寸较大和密度较大的试件进行实验时，则容易出现试件移位或滑落。

现有的试件夹持装置，只提供轴向的夹持，但径向的限制未能解决，容易出现径向的位置移动，或者是提供径向夹持却不能很好解决杆件因整体运动过早与试件分离，以致不能更好地接近“均匀性”假定条件。而有的现有的试件支撑装置，提供了径向限制，但不能很好地实现轴向夹持,并由于径向限制的装置与试件面积接触大而导致容易出现环箍效应，进而影响实验结果的准确性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种防止试件脱落的霍普金森杆装置，以克服现有技术中试件容易移位或滑落的问题。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种防止试件脱落的霍普金森杆装置，包括两个同轴且相对放置的杆件，两所述杆件的端部之间留有用于放置待检测试件的试件放置区域，每个所述杆件在靠近所述试件放置区域的端部上均套设有装置固定件，所述装置固定件上均套设有收缩管构件，所述收缩管构件周向上均匀设置有两个以上的槽条制动构件，两个杆件上相对的槽条制动构件之间活动穿设有槽条，所述槽条制动构件顶部设有将所述槽条压紧定位的槽条夹，所述槽条沿着所述杆件的轴向方向布置，并且每个所述槽条中部均设有面向所述试件区域的试件径向限位块。

本发明的设计要点是在两个所述杆件的相对应端部均套设可以拆卸的收缩管构件，并在所述收缩管构件上设置槽条制动构件，利用类似翻扣皮带腰带的锁紧原理，对两个所述杆件相对的槽条制动构件之间的槽条压紧定位，并利用槽条上的试件径向限位块补充本发明装置的半径差，与试件进行点接触。如此设置，使得本发明能够对试件实施柔性的径向定位之余，还防止了因为限制面过大而出现的环箍效应，再配合杆件端面与试件的常规接触，全方位地对试件进行精准有效地夹持。