專利名稱：一種基于霍普金森拉桿試驗設備的發射裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于材料動態力學研究領域，特別是一種基于霍普金森拉桿試驗設備的發射裝置。
背景技術：
分離式霍普金森試驗裝置是研究材料力學性能的重要方法之一，雖然其原理和技術已經發展成熟，但試驗裝置本身并沒有標準化，仍有待進一步發展。其中霍普金森拉桿是用于材料動態拉伸性能研究常用的技術手段。霍普金森試驗是建立在一維應力波基礎上的，撞擊產生加載波也要滿足一維假設，所以無論壓桿還是拉桿，子彈與入射桿之間的撞擊面應保證對稱。由于拉桿加載的特殊性，各個部門采用的方式都不盡相同，試驗的效果也更有差別。文章“On the use of the non direct tensile loading on a classical splitHopkinsonbar apparatus dedicated to sheet metal specimen characterisation，，中(Haugou. G, International Journal of Impact Engineering, 32 (5) : 778-7982006)將試件放在剛性夾具之間，利用夾具抗壓不抗拉的特性使加載壓縮波通過夾具傳播到透射桿中，然后經過自由端的反射形成拉伸波對試件進行加載。這種方式對夾具要求較高，并且只適用于模量較小的材料，由于夾具的影響試驗的一致性也較差。文章“Tension andcompression tests of two polymers under quas1-static and dynamicloading，，中(Chen. W，Polymer Testing, 21 (2) : 113-1212002)將管狀子彈直接放在入射桿上，利用壓差直接對管狀子彈加載，這種方式壓差對子彈的加載力較小，需要的加載段較長且子彈和入射桿之間又相互作用，對試驗加載的一致性有一定影響。
發明內容
本發明所解決的技術問題在于提供一種基于霍普金森拉桿試驗設備的發射裝置。實現本發明目的的技術解決方案為一種基于霍普金森拉桿試驗設備的發射裝置，包括吸收桿、激光測速儀、入射桿、管狀子彈、套筒、活塞、滑軌、底座，套筒底部設置底座，底座的中心設置滑軌，滑軌位于套筒的中軸線上，套筒內部設置活塞，該活塞可沿滑軌運動，滑軌上設置管狀子彈，所述管狀子彈也可沿滑軌滑動，活塞位于管狀子彈的后端，推動管狀子彈運動，滑軌的中心設置入射桿，入射桿的端部設置用于測量管狀子彈速度的激光測速儀，所述激光測速儀與底座位于滑軌的不同方向，入射桿的前方設置用于吸收入射桿能量的吸收桿。本發明與現有技術相比，其顯著優點該發明結構和加工工藝簡單，成本較低，功能可靠；利用活塞兩端的壓差推動管狀子彈加速，相對直接利用壓差對子彈加載而言，相同壓差下加載力更大，需要的加速段較小，避免了入射桿較長造成的彎曲；在底座上安裝薄壁圓管狀滑軌為子彈提供了運動軌道，用于支撐管狀子彈的軸向運動，避免管狀子彈與入射桿之間的相互作用對試驗結果的影響；試驗一致性好，能夠在一定條件下使子彈獲得一致的速度；通過氣體壓力的調節可以獲得子彈不同的加載速度。下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
圖1為基于霍普金森拉桿試驗設備的發射裝置結構示意圖。圖2為滑軌剖面圖。圖3為底座不意圖，其中圖(a)為王視圖，圖(b)為左視圖。圖中標號所代表的含義為1.吸收桿2.激光測速儀3.入射桿4.管狀子彈
5.套筒6.活塞7.滑軌8.底座。
具體實施例方式本發明的一種用于霍普金森拉桿上的發射裝置，用于為子彈提供一定的速度。套筒作為活塞的運動軌道，焊接固定在支撐座上；底座固定在套筒上，并在其半徑上對稱的分布兩個通氣孔；設計直徑略大于桿件的薄壁圓管作為管狀子彈的軌道。高壓氣體由底座的通氣孔進入套筒內，活塞在兩端面壓差的作用下沿套筒內壁加速運動，同時推動管狀子彈沿著薄壁軌道運動。結合附圖，本發明的一種基于霍普金森拉桿試驗設備的發射裝置，其特征在于，包括吸收桿1、激光測速儀2、入射桿3、管狀子彈4、套筒5、活塞6、滑軌7、底座8，套筒5底部設置底座8，底座8的中心設置滑軌7，滑軌7位于套筒5的中軸線上，套筒5內部設置活塞6，該活塞可沿滑軌7運動，滑軌7上設置管狀子彈4，所述管狀子彈4也可沿滑軌7滑動，活塞6位于管狀子彈4的后端，推動管狀子彈4運動，滑軌7的中心設置入射桿3，入射桿3的端部設置用于測量管狀子彈4速度的激光測速儀2，所述激光測速儀2與底座8位于滑軌7的不同方向，入射桿3的前方設置用于吸收入射桿能量的吸收桿I。所述底座8的形狀為圓形，其徑向中心處對稱地設置兩個螺紋孔。所述活塞6采用尼龍材料，其結構半剖面為“L”型，外圓柱面為其運動基準面。所述滑軌7的工作部分為內徑大于入射桿3的薄壁圓管。其工作原理為由圖1可以看出，高壓氣體通過底座8徑向上對稱分布的兩個孔進入套筒5中，套筒5中的活塞6在壓差的作用下，沿滑軌7從底座8向滑軌7另一端運動。活塞6推動管狀子彈4 一起運動，當活塞6運動到套筒5前端時，由于套筒5的擋板結構的作用使活塞6停止運動，管狀子彈4以一定的速度撞擊入射桿3的凸臺，在入射桿凸臺上產生壓縮波。壓縮波在入射桿3的端部反射形成拉伸波進入入射桿3中，從而實現拉伸加載方式。加載后入射桿3的動能被吸收桿I吸收。激光測速儀2用于測量當管狀子彈4撞擊入射桿3凸臺時的速度大小。底座8上對稱分布的孔使高壓氣體對稱進入套筒5內，使活塞6受到較均勻的壓差力，防止活塞6受到偏向力產生力矩是，使活塞6在套筒5中卡死或者運動受阻。活塞6的作用是增加套筒5內高壓氣體接觸面，從而增加推力大小，在套筒5有限的加速段內使活塞6和子彈4獲得更大的速度。滑軌7的作用是支撐活塞6和管狀子彈4的運動，同時子彈4在整個運動過程中都未完全脫離滑軌7，從而避免管狀子彈4與入射桿3凸臺相撞前的相互作用帶給試驗的影響。通過控制進入套筒內高壓氣體的大小可以實現子彈速度的控制。利用本發明的發射裝置，可以使管狀子彈4產生不同的速度，進而使入射桿3產生不同幅值大小的壓縮波，壓縮波經過反射后形成拉伸波進入入射桿3中，實現試驗的加載要求。
權利要求
1.一種基于霍普金森拉桿試驗設備的發射裝置，其特征在于，包括吸收桿[I]、激光測速儀[2]、入射桿[3]、管狀子彈[4]、套筒[5]、活塞[6]、滑軌[7]、底座[8]。套筒[5]底部設置底座[8]，底座[8]的中心設置滑軌[7]，滑軌[7]位于套筒[5]的中軸線上，套筒[5]內部設置活塞[6]，該活塞可沿滑軌[7]運動，滑軌[7]上設置管狀子彈[4]，所述管狀子彈[4]也可沿滑軌[7]滑動，活塞[6]位于管狀子彈[4]的后端，推動管狀子彈[4]運動，滑軌[7]的中心設置入射桿[3]，入射桿[3]的端部設置用于測量管狀子彈[4]速度的激光測速儀[2]，所述激光測速儀[2]與底座[8]位于滑軌[7]的不同方向，入射桿[3]的前方設置用于吸收入射桿能量的吸收桿[I]。
2.根據權利要求1所述的基于霍普金森拉桿試驗設備的發射裝置，其特征在于，底座[8]的形狀為圓形，其徑向中心處對稱地設置兩個螺紋孔。
3.根據權利要求1所述的基于霍普金森拉桿試驗設備的發射裝置，其特征在于，所述活塞[6]采用尼龍材料，其結構半剖面為“L”型，外圓柱面為其運動基準面。
4.根據權利要求1所述的基于霍普金森拉桿試驗設備的發射裝置，其特征在于，所述滑軌[7]的工作部分為內徑 大于入射桿[3]的薄壁圓管。
全文摘要
本發明是根據霍普金森拉桿的試驗原理和要求，設計的一種發射裝置。主要由套筒、底座、活塞、滑軌和支撐座等組成。其主要結構特點利用采用高壓氣體推動活塞運動，活塞推動管狀子彈加速，使子彈以一定速度撞擊入射桿；采用薄壁圓筒狀滑軌用來支撐活塞和管狀子彈的運動，實現了可靠性和一致性較好的拉伸加載方式。該發明結構簡單可靠、成本較低；加速效果明顯，能夠在較短的行程內使子彈獲得較高的速度；試驗一致性好，能夠在一定條件下使子彈獲得一致的速度；通過高壓氣體壓力的調節可以獲得子彈不同的加載速度；滑軌的設計使子彈在加速過程中不接觸入射桿，避免了子彈與入射桿相互作用對試驗結果的影響。
文檔編號G01N3/02GK103076223SQ201210586410
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月30日 優先權日2012年12月30日
發明者張君發, 鞠玉濤, 周長省, 陳雄, 鄭健, 許進升, 韋震 申請人:南京理工大學