[发明专利]一种动态复合加载的入射杆

说明书

本申请公开了一种动态复合加载的入射杆，包括第一杆段、第二杆段以及压扭超材料段；第一杆段、压扭超材料段与第二杆段沿同一轴线方向依次设置；压扭超材料段一端与第一杆段的一端连接，另一端与第二杆段的一端连接。利用压扭超材料段可将压缩/拉伸波转化为压扭/拉扭复合波，在撞击第一杆段时，通过压扭超材料段可以使得第二杆段输出压缩/拉伸和扭转的复合载荷，进而能够满足复合加载测试需求。这一结构改进创造性的将超材料结合应用至入射杆中，使得改进后的入射杆具有复合加载功能。较于已有的复合加载实现方式，压缩/拉伸波和扭转波同时在第二杆段产生，不存在同步触发的难题；而且结构简单，大大减小了装置的复杂程度。

技术领域

本申请涉及材料动态实验技术领域，尤其涉及一种动态复合加载的入射杆。

背景技术

在各类工程技术、军事技术、科学研究、甚至是日常生活方面等广泛领域的一系列实际问题中，人们都会遇到各种各样的爆炸/冲击载荷问题，并可以观察到物体在爆炸/冲击载荷下的力学响应与静载荷下的力学响应有着显著不同。高应变率变形是材料响应的主要特征之一，因此，了解材料在高应变率下的力学响应将大大有助于这些材料的工程应用和工程设计。目前，分离式霍普金森杆是最为广泛使用的测试材料高应变率下力学特性的实验装置，已经成功地应用于金属、复合材料、聚合物、岩石、混凝土和泡沫材料等各种工程材料的动态力学性能测试，是公认的最常用、最有效的研究脉冲动载作用下材料力学性质的实验设备。随着科学研究及工程应用的深入，复合动载下材料的力学特性越来越成为急需解决的问题，相应的测试技术需求也越来越强烈。

目前的分离式霍普金森杆装置有压杆、拉杆和扭杆，这些只适用于单载荷的加载情况，无法实现复合加载测试(如拉扭、压扭复合加载)。部分具有复合加载功能的分离式霍普金森杆装置，其实现方式主要是外加扭矩加载器，但是这种实现方式，装置整体复杂，压缩波和扭转波的同步触发困难，实施也较为不便。

发明内容

有鉴于此，本申请的第一目的是提供一种动态复合加载的入射杆，能够应用于传统的分离式霍普金森杆实验加载装置，满足复合加载测试需求，较于现有的复合加载实现方式，有助于减小装置的复杂程度，不存在压缩波和扭转波的同步触发难题，实施更加方便简单。

为达到上述技术目的，本申请提供了一种动态复合加载的入射杆，包括第一杆段、第二杆段以及压扭超材料段；

所述第一杆段、所述压扭超材料段与所述第二杆段沿同一轴线方向依次设置；

所述压扭超材料段一端与所述第一杆段的一端连接，另一端与所述第二杆段的一端连接。

进一步地，所述压扭超材料段两端分别与所述第一杆段以及所述第二杆段的一端粘接。

进一步地，所述压扭超材料段的两端分别设有凸起部；

所述第一杆段与所述第二杆段的一端上分别设有供所述凸起部卡入，且与所述凸起部过盈配合的内凹槽。

进一步地，所述第一杆段以及所述第二杆段与所述压扭超材料段连接的一端上均设有凸起部；

所述压扭超材料段的两端上分别设有供所述凸起部卡入，且与所述凸起部过盈配合的内凹槽。

进一步地，所述凸起部具体为多边形凸起结构。

进一步地，所述第二杆段的长度大于自身一倍直径。