[发明专利]一种陶瓷预应力的加载装置及其安装方法

说明书

本发明公开了一种陶瓷预应力的加载装置及其安装方法，包括预应力加载部件、垫块、约束框、陶瓷块、多个定位块，所述垫块、陶瓷块和多个定位块位于所述约束框内，所述陶瓷块被多个定位块包围，所述预应力加载部件能够通过垫块对多个定位块施加应力，多个定位块能够对陶瓷块施加应力，使得陶瓷块内部应力均匀分布。本发明装置结构简单、使用方便、预应力易于调节，它能对陶瓷施加一定程度的预应力，减少陶瓷在高速撞击作用下裂纹的产生，有效提高陶瓷装甲的抗侵彻能力。

技术领域

本发明属于预应力加载技术领域，特别是涉及一种陶瓷预应力的加载装置及其安装方法。

背景技术

陶瓷的低密度、高硬度、高抗压强度等特性的应用可以有效减轻装甲重量，提高装甲的抗弹能力。作为脆性材料，陶瓷的缺点是易在弹体侵彻过程中破碎。陶瓷装甲只有保持完整和减少扩容作用才能充分发挥其抗弹性能。研究表明，施加预应力的陶瓷在高速冲击断裂时，陶瓷仍然压得较为紧密，只有裂纹没有扩容现象。当弹体继续侵彻陶瓷时，需要弹体将破碎的陶瓷颗粒沿侵彻反向挤出才能前进。弹体在粉碎区还受到径向流动所推动，陶瓷侵彻区域内部产生较大的阻力，使得弹靶间摩擦等耗能机制发挥作用。通过约束装置对陶瓷施加预应力是抑制靶体内部裂纹产生和扩展的一种重要的物理手段。国内外学者施加预应力的方法分为两类：一类是通过机械装置对陶瓷施加预应力；另一类是通过冷缩方式对使陶瓷内部产生预应力。现有的陶瓷的预应力机械加载装置结构复杂，无法定量研究陶瓷预应力对陶瓷装甲的抗侵彻能力的提高。陶瓷的预应力冷缩加载方式是利用金属和陶瓷的热膨胀系数差异，由金属和陶瓷的热胀冷缩配合实现陶瓷预应力的施加。该加载方式工艺复杂、对设备要求较高，不适用于施加预应力陶瓷的弹道实验研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、使用方便、易于调节的陶瓷预应力的加载装置及其安装方法，它能对陶瓷施加一定程度的预应力，减少陶瓷在高速撞击作用下裂纹的产生，有效提高陶瓷装甲的抗侵彻能力。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种陶瓷预应力的加载装置，包括预应力加载部件、垫块、约束框、陶瓷块、多个定位块，

所述垫块、陶瓷块和多个定位块位于所述约束框内，所述陶瓷块被多个定位块包围，所述预应力加载部件能够通过垫块对多个定位块施加应力，多个定位块能够对陶瓷块施加应力，使得陶瓷块内部应力均匀分布。

进一步地，所述预应力加载部件为螺栓或螺杆。

进一步地，所述定位块的数量为四个，所述陶瓷块的外形为正方形或菱形，四个定位块分别位于所述陶瓷块的四个边的外部。

进一步地，所述垫块位于四个定位块的顶部，所述陶瓷块的其中一个对角线与所述垫块垂直，所述陶瓷块的每个角位于两个定位块之间。

进一步地，所述定位块为钢块。

进一步地，所述陶瓷块与定位块之间涂抹有润滑油。

进一步地，所述定位块和约束框的厚度≥5mm，硬度HRC≥36。

根据上述的陶瓷预应力的加载装置的安装方法，包括以下步骤：

首先将预应力加载部件螺纹处、所述定位块与约束框接触面涂抹润滑油，将预应力加载部件旋至约束框中，使得垫块和定位块能够自由移动；然后将所述陶瓷块放入多个定位块中部，将垫块置于定位块上方；最后转动预应力加载部件直至预应力加载部件对钢垫块施加预定压力。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)本发明采用的约束结构可以为装甲陶瓷施加较大预应力(0～400MPa)，提高陶瓷的韧性，达到减小弹体侵彻深度的目的；

(2)本发明采用机械方式实现陶瓷预应力的施加，该装置可以有效实现陶瓷双轴预应力施加，使陶瓷内部应力分布均匀；