T形霍普金森扭桿裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種T形霍普金森扭桿裝置，涉及材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，包括霍普金森壓桿，其特征在于：所述霍普金森壓桿通過T形扭轉(zhuǎn)波導(dǎo)桿連接扭轉(zhuǎn)入射桿，所述T形扭轉(zhuǎn)波導(dǎo)桿與扭轉(zhuǎn)入射桿之間通過水平設(shè)置的動(dòng)態(tài)載荷分離器連接，還包括與扭轉(zhuǎn)入射桿同軸設(shè)置的扭轉(zhuǎn)透射桿。本發(fā)明提供的T形霍普金森扭桿裝置，可以用于材料的動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定性好，解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置操作不方便，實(shí)驗(yàn)易失敗的缺陷，大提高了實(shí)驗(yàn)效率，提高波形實(shí)驗(yàn)條件的可重復(fù)性。
【專利說明】T形霍普金森扭桿裝置【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種T形霍普金森扭桿裝置。
【背景技術(shù)】:
[0002]分離式霍普金森桿是一種研究一維應(yīng)力狀態(tài)下材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的有效實(shí)驗(yàn)裝置。自從1949年Kolsky發(fā)明分離式霍普金森壓桿裝置并用其研究一維應(yīng)力狀態(tài)下材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能以來，動(dòng)態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)技術(shù)不斷提高。對(duì)某些材料而言，其動(dòng)態(tài)拉伸性能比其動(dòng)態(tài)壓縮性能更加重要。但是，由于動(dòng)態(tài)拉伸設(shè)備的高度復(fù)雜性，分離式霍普金森拉桿雖有長(zhǎng)足的發(fā)展，但至今還沒有一種比較理想的研究材料動(dòng)態(tài)拉伸性能的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。有時(shí)研究者更為關(guān)心材料的動(dòng)態(tài)抗剪能力，因而在70年代T.Nicholas等人發(fā)明了預(yù)貯能型分離式霍普金森扭桿。所謂預(yù)貯能型分離式霍普金森扭桿是將扭轉(zhuǎn)入射桿一分為二，其中一端有便于加外力矩(載荷)的旋轉(zhuǎn)頭(此段稱為預(yù)扭段)，另一端則與試件相連。在分界處用一抱緊式夾具(其中主要件是一中部開有環(huán)狀V形槽的螺栓)將桿夾住，阻止其扭轉(zhuǎn)。用千斤頂或其它裝置將旋轉(zhuǎn)頭旋轉(zhuǎn)從而對(duì)預(yù)段扭轉(zhuǎn)加載，在這一段上預(yù)貯扭轉(zhuǎn)能量。當(dāng)預(yù)貯能量值達(dá)到實(shí)驗(yàn)者期望值時(shí)，實(shí)驗(yàn)者迅速釋放夾持機(jī)構(gòu)，預(yù)加載段的能量(應(yīng)力、應(yīng)變)以波的形式傳向入射桿的未加載段形成扭轉(zhuǎn)加載波。采用這種方式的主要不足之處有:
[0003]1.夾緊裝置很難將桿完全夾住而不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，往往在加載過程中要不斷去加強(qiáng)夾緊力(進(jìn)一步擰緊螺栓)，以阻止旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)。在此過程中常常會(huì)發(fā)生螺栓突然斷裂，致使該次實(shí)驗(yàn)失敗。
[0004]2.這種預(yù)貯能式扭桿在實(shí)驗(yàn)是通過擰斷中部開有環(huán)狀V形槽的螺栓釋放夾具，而擰斷螺栓的過程具有很大的隨機(jī)性，嚴(yán)重影響波形的實(shí)驗(yàn)條件的重復(fù)性。
[0005]以上兩個(gè)不足是制約預(yù)貯能型分離式霍普金森桿發(fā)展的主要原因。
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種新型分離式的T形霍普金森扭桿裝置，以滿足進(jìn)行材料動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)的需要。
[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0008]一種T形霍普金森扭桿裝置，包括霍普金森壓桿，其特征在于:所述霍普金森壓桿通過T形扭轉(zhuǎn)波導(dǎo)桿連接扭轉(zhuǎn)入射桿，所述T形扭轉(zhuǎn)波導(dǎo)桿與扭轉(zhuǎn)入射桿之間通過水平設(shè)置的動(dòng)態(tài)載荷分離器連接，還包括與扭轉(zhuǎn)入射桿同軸設(shè)置的扭轉(zhuǎn)透射桿。
[0009]所述扭轉(zhuǎn)入射桿和扭轉(zhuǎn)透射桿通過支撐軸承支撐。
[0010]所述霍普金森壓桿包括壓桿發(fā)射器、從壓桿發(fā)射器發(fā)射出的子彈、受子彈撞擊的壓縮入射桿，T形扭轉(zhuǎn)波導(dǎo)桿介于壓縮入射桿和壓縮透射桿之間。
[0011]所述T形扭轉(zhuǎn)波導(dǎo)桿包括豎直部分與水平部分，豎直部分下端與霍普金森壓桿連接，所述水平部分與扭轉(zhuǎn)入射桿同軸連接。[0012]所述豎直部分下端法線與壓縮桿系軸線重合的側(cè)表面與霍普金森壓桿桿系接觸部分的形狀和尺寸與壓縮桿系的橫截面形狀和尺寸相同并與壓縮入射桿及透射端面密切耦合。
[0013]所述動(dòng)態(tài)載荷分離器,一端與T形扭轉(zhuǎn)波導(dǎo)桿相連,另一端與扭轉(zhuǎn)入射桿相連;云力態(tài)載荷分離器只能傳遞扭轉(zhuǎn)載荷，而隔離了其它動(dòng)態(tài)載荷，保證只有扭轉(zhuǎn)波傳入扭轉(zhuǎn)入射桿。
[0014]發(fā)射器以一定速度發(fā)射一個(gè)子彈(撞擊桿)撞擊壓縮入射桿，在其中形成一個(gè)壓縮波；當(dāng)此壓縮波傳播到壓縮入射桿的另一端(非撞擊端)時(shí)傳給與其接觸的T形扭轉(zhuǎn)波導(dǎo)桿的下端水平部分，并透過T形扭轉(zhuǎn)波導(dǎo)桿在壓縮透射桿中傳播。在T形扭轉(zhuǎn)波導(dǎo)桿的豎直部分下端質(zhì)點(diǎn)的沿壓縮桿系軸向的運(yùn)動(dòng)形成一個(gè)自下向上傳播的橫向剪切波和彎曲波。此波傳到T形扭轉(zhuǎn)波導(dǎo)桿的上端水平部分時(shí)便在其中形成了橫向剪切、彎曲和扭轉(zhuǎn)波，這個(gè)組合波經(jīng)過動(dòng)態(tài)載荷分離器后，只有扭轉(zhuǎn)波繼續(xù)在扭轉(zhuǎn)入射桿傳播。當(dāng)扭轉(zhuǎn)波傳到試件(試件安裝在扭轉(zhuǎn)入射桿與扭轉(zhuǎn)透射桿之間)界面時(shí)，一部分反射回扭轉(zhuǎn)入射桿，一部分透射到扭轉(zhuǎn)透射桿中，分別記錄扭轉(zhuǎn)入射桿和扭轉(zhuǎn)透射桿中的波形，按照霍普金森桿的理論便可分析計(jì)算得到試件材料在一定應(yīng)變率下扭轉(zhuǎn)應(yīng)力應(yīng)變曲線。
[0015]本發(fā)明提供的T形霍普金森扭桿裝置，可以用于材料的動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定性好，解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置操作不方便，實(shí)驗(yàn)易失敗的缺陷，提高波形實(shí)驗(yàn)條件的可重復(fù)性。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】:
[0017]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明，但不是用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0018]如圖1所示，一種T形霍普金森扭桿裝置，從整體來看，它有壓桿和扭桿兩大部分組成，整個(gè)裝置因T形扭轉(zhuǎn)波導(dǎo)桿，俯視也成T形而稱為T形霍普金森扭桿裝置。其主要部件包括傳統(tǒng)的霍普金森壓桿I，T形扭轉(zhuǎn)波導(dǎo)桿2,動(dòng)態(tài)載荷分離器3,扭轉(zhuǎn)入射桿4,試件5,扭轉(zhuǎn)透射桿6,支撐軸承7等。
[0019]霍普金森壓桿I通過T形扭轉(zhuǎn)波導(dǎo)桿2連接扭轉(zhuǎn)入射桿4，T形扭轉(zhuǎn)波導(dǎo)桿2與扭轉(zhuǎn)入射桿4之間通過水平設(shè)置的動(dòng)態(tài)載荷分離器3連接，扭轉(zhuǎn)入射桿4通過試件5與同軸設(shè)置的扭轉(zhuǎn)透射桿6相接；扭轉(zhuǎn)入射桿4和扭轉(zhuǎn)透射桿6通過支撐軸承7支撐；霍普金森壓桿I包括壓縮發(fā)射器11、與壓縮發(fā)射器11配合的子彈12、與子彈12配合的壓縮入射桿13通過T形扭轉(zhuǎn)波導(dǎo)桿2與壓縮透射桿14相接。
[0020]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選例，并不用來限制本發(fā)明，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)(如采用霍普金森拉桿代替其中的霍普金森壓桿等)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種T形霍普金森扭桿裝置，包括霍普金森壓桿，其特征在于:所述霍普金森壓桿通過T形扭轉(zhuǎn)波導(dǎo)桿連接扭轉(zhuǎn)入射桿，所述T形扭轉(zhuǎn)波導(dǎo)桿與扭轉(zhuǎn)入射桿之間通過水平設(shè)置的動(dòng)態(tài)載荷分離器連接，還包括與扭轉(zhuǎn)入射桿同軸設(shè)置的扭轉(zhuǎn)透射桿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的T形霍普金森扭桿裝置，其特征在于:所述扭轉(zhuǎn)入射桿和扭轉(zhuǎn)透射桿通過支撐軸承支撐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的T形霍普金森扭桿裝置，其特征在于:所述霍普金森壓桿包括壓桿發(fā)射器、從壓桿發(fā)射器發(fā)射出的子彈、受子彈撞擊的壓縮入射桿，T形扭轉(zhuǎn)波導(dǎo)桿介于壓縮入射桿和壓縮透射桿之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的T形霍普金森扭桿裝置，其特征在于:所述T形扭轉(zhuǎn)波導(dǎo)桿包括豎直部分與水平部分，豎直部分下端與霍普金森壓桿連接，所述水平部分與扭轉(zhuǎn)入射桿同軸連接。
【文檔編號(hào)】G01N3/26GK103471938SQ201310373165
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月24日
【發(fā)明者】姜錫權(quán), 肖桂鳳, 方文敏, 葉艾, 房凌暉, 周迎春, 鄭翔玉, 張開閂 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍陸軍軍官學(xué)院