[发明专利]一种分离式霍普金森拉杆实验系统及实验方法

权利要求书

1.一种分离式霍普金森拉杆实验系统，其特征在于：包括缓冲阻尼装置(1)、激光测速仪(2)、电磁阀(3)、高压气泵(5)、子弹杆(6)、炮筒(7)、气室(8)、第一套筒(9)、入射拉杆(10)、PC机(12)、透射拉杆(14)、第二套管(15)、单波传递杆(16)、固定端支座(17)、高速摄像机(19)、前置放大器(20)、超动态应变仪(21)、两个强光光源(18)和若干应变片(11)，共第一轴线依次设置缓冲阻尼装置(1)、子弹杆(6)、入射拉杆(10)、试件(13)、透射拉杆(14)和单波传递杆(16)，子弹杆(6)的前端面上固定有法兰(4)，缓冲阻尼装置(1)和法兰(4)之间留有距离a，激光测速仪(2)位于缓冲阻尼装置(1)和法兰(4)之间，激光测速仪(2)发射的激光垂直于第一轴线，子弹杆(6)的后端通过第一套筒(9)与入射拉杆(10)连接，子弹杆(6)后段伸入炮筒(7)，同时带有第一套筒(9)的入射拉杆(10)的前段伸入炮筒(7)；气室(8)上接有电磁阀(3)和高压气泵(5)，气室(8)通过管路连接炮筒(7)的后段，对整个实验系统提供动力支持；试件(13)两端分别与入射拉杆(10)的后端面以及透射拉杆(14)的前端面固连，入射拉杆(10)的后段以及透射拉杆(14)上分别贴有若干应变片(11)，透射拉杆(14)和单波传递杆(16)通过第二套管(15)连接，单波传递杆(16)再与固定端支座(17)固定连接，高速摄像机(19)对准试件(13)，两个强光光源(18)对称设置在高速摄像机(19)两侧，给试件(13)提供均匀的光场环境；每片应变片(11)分别连接前置放大器(20)，前置放大器(20)与超动态应变仪(21)连接，PC机(12)分别与超动态应变仪(21)和高速摄像机(19)、激光测速仪(2)连接。

2.根据权利要求1所述的分离式霍普金森拉杆实验系统，其特征在于：入射拉杆(10)上设有2片应变片(11)，且应变片(11)位于炮筒(7)外，2片应变片(11)对称贴在入射拉杆(10)的圆周外壁，且共直径。

3.根据权利要求1所述的分离式霍普金森拉杆实验系统，其特征在于：透射拉杆(14)上设有2片应变片(11)，2片应变片(11)对称贴在透射拉杆(14)的圆周外壁，且共直径。

4.根据权利要求1所述的分离式霍普金森拉杆实验系统，其特征在于：缓冲阻尼装置(1)和法兰(4)之间的距离a需满足大于试件(13)预估的最大破坏应变条件。

5.根据权利要求1所述的分离式霍普金森拉杆实验系统的实验方法，其特征在于：炮筒(7)为圆筒，前段的圆周外壁上开有若干气孔。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的分离式霍普金森拉杆实验系统的实验方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1、将试件(13)分别与入射拉杆(10)、透射拉杆(14)固定连接，并在试件(13)表面涂印散斑；

步骤2、通过高压气泵(5)向气室(8)充气，当气室(8)气压达到预定气压值时，停止充气；

步骤3、打开电磁阀(3)，电磁阀(3)产生微弱电流，进而打开气室(8)的出气口，气室(8)内的气体流向炮筒(7)，推动子弹杆(6)向前运动，同时拉伸其后的连接部件，同时激光测速仪(2)和高速摄像机(19)启动，激光测速仪(2)测定子弹杆(6)的初速度，高速摄像机(19)拍摄试件(13)的整个冲击拉伸过程与散斑变化情况；超动态应变仪(21)通过入射拉杆(10)和透射拉杆(14)上的应变片(11)、前置放大器(20)分别获得数据，即入射波在独立传播且没有相互叠加时所对应的入射拉杆(10)的杆中应变ε_I(t)、反射波在独立传播且没有相互叠加时所对应的透射拉杆(14)的杆中应变ε_R(t)、透射波在独立传播且没有相互叠加时所对应的透射拉杆(14)的杆中应变ε_T(t)；

步骤4、将上述超动态应变仪(21)采集到的应变片(11)的数据传输到PC机(12)进行数据处理，得到试件(13)的工程应力σ(t)、工程应变ε(t)、应变率