專利名稱：一種測量散粒材料流動壓力的沖擊試驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量散粒材料流動壓力的沖擊試驗裝置，屬于散粒材料流動壓力試驗技術領域。
背景技術：
由于散粒材料具有重要的工程意義，已經得到國內外專家學者的廣泛關注，并且進行了大量的研究，主要分為靜態和動態。在靜態情況下，散粒材料的力學特性與連續材料相似，目前的研究大都集中在這個方面。動態情況因為涉及到沖擊荷載而變得復雜，無法進行理論推導，只能采用試驗研究和數值分析相結合的方法。散粒材料的試驗研究主要有兩個難點:一是散粒顆粒接觸力的檢測，二是沖擊荷載如何施加到散粒材料。在散粒顆粒接觸力檢測方面，目前常用的接觸式檢測方法主要包括電子天平稱重法和復寫紙壓痕方法。在沖擊加載方面，現有的沖擊加載試驗均針對連續體，主要有落錘試驗、霍普金森桿試 驗和射彈試驗。電子天平稱重法是利用探針接觸底層顆粒，通過電子天平的讀數確定顆粒對底層的壓力，平行移動探針可得到底層各個顆粒對底面的壓力大小。雖然電子天平的精度有了很大的提高，但是由測量過程中需要移動裝置位置，底層顆粒會不可避免地與接觸面產生摩擦，從而導致顆粒內部力的重新分布，影響試驗結果。復寫紙壓痕法是在顆粒底層與支撐面之間分別鋪上顯色靈敏的復寫紙和白紙，在外力作用下，底層顆粒通過擠壓復寫紙，而在白紙上形成大小不同和顏色深淺不一的壓痕，通過標定可以確定接觸形變和法向力大小。但是由于復寫紙的靈敏度有限，當顆粒受力較小時很難在白紙上留下清晰地痕跡，因此僅在顆粒體系受較大外力作用的情況下，該方法才能測量接觸力。另外，在散粒材料體系流動與破壞過程中，利用上述兩種方法，無法測量顆粒體系底部某個區域應力變化情況。落錘試驗起源較早，但由于它低成本、易操作等優點沿用至今，但該設備所產生的沖擊能與落錘體積成正比，在產生較大沖擊能時，需要很大體積的落錘，使試驗變得極其復雜。霍普金森桿試驗主要針對巖石等試件,能夠提供較大沖擊能,并且試驗的可行性較好。射彈試驗的起步較晚,主要利用分子量級的氣體驅動,但該試驗成本較高,并且試驗人員需要具備一定的理論基礎。
實用新型內容本實用新型專利是為了解決上述現有測量方法和沖擊加載方式存在的技術問題，提供一種能夠檢測散粒材料體系在沖擊荷載作用下整體的應力與位移變化情況以及散粒材料底部某一區域應力變化情況的試驗裝置。本實用新型為解決上述技術問題提出的技術方案是:一種測量散粒材料流動壓力的沖擊試驗裝置，包括試驗臺和發射高速子彈的發射架，所述發射架設置于試驗臺上，且所述試驗臺上設置有一鋼制無底無蓋圓柱形桶的夾具，所述夾具上半部分內壁直徑大于下半部分內壁直徑，且在夾具下半部分對稱設有兩個夾具通孔，所述夾具內部下方設置有鋼制圓柱體的下承壓板，所述下承壓板直徑方向對稱設有兩個圓柱形的下承壓板通孔，所述下承壓板通孔與試驗臺之間設置有壓力傳感器，所述壓力傳感器的導線通過夾具通孔牽出，且所述下承壓板通孔內各設置一個沿下承壓板通孔滑動的壓塊，同時所述壓塊穿過下承壓板通孔插入壓力傳感器內；所述夾具內部上方設置有上承壓板，且所述上承壓板與發射架的發射孔相對設置，同時所述上承壓板與發射孔之間設置有平行光源和測速器。優選的:所述壓塊由上下兩個鋼制圓柱體組成，上半部分圓柱體直徑略小于下承壓板通孔直徑，下半部分圓柱體直徑略小于壓力傳感器插槽直徑。本實用新型的一種測量散粒材料流動壓力的沖擊試驗裝置，相比現有技術，具有以下有益效果:使用時，首先將夾具放在試驗臺中心，下承壓板固定在夾具內，壓力傳感器正對下承壓板的通孔，置于下承壓板下方，壓力傳感器的數據線通過夾具的通孔導出，連接到外部數據接收設備。然后將壓塊上半部分放入下承壓板的通孔內，下半部分插入壓力傳感器插槽。將散粒材料倒入夾具，將上承壓板平穩地放在散粒材料上。最后將發射架放在試驗臺的中間，安置平行光源和測速器，發射高速子彈，對上承壓板施加沖擊荷載，記錄壓力傳感器數據。試驗結束后，取出上承壓板，對破碎后的散粒材料進行篩分，以得到尺寸分布情況，因此裝置結構簡單，成本低，易操作，并且可重復使用，突破了現有試驗裝置的局限性，將沖擊荷載加載到散粒材料上，并準確測量散粒材料在流動與破壞過程中，材料整體的應力與位移變化情況以及散粒材料底部某一區域應力變化情況。
圖1是本實用新型測量散粒材料流動壓力的沖擊試驗裝置的結構示意圖；圖2是圖1中夾具的 放大示意圖；圖3是圖1中上承壓板放大示意圖；圖4是圖1中下承壓板放大示意圖；圖5是圖1中是壓塊放大示意圖；其中:1為試驗臺，2為發射架,3為夾具,4為下承壓板,5為上承壓板,6為壓塊,7為壓力傳感器，8為通孔，9為測速器，10為平行光源，11為高速子彈。
具體實施方式
附圖非限制性地公開了本發明一個優選實施例的結構示意圖，以下將結合附圖詳細地說明本發明的技術方案。
實施例本實施例的一種測量散粒材料流動壓力的沖擊試驗裝置如圖1所示，包括試驗臺和發射高速子彈的發射架，所述發射架設置于試驗臺上，試驗臺與發射架的均采用鋼制作，因此具有很大的強度，能夠承受常規的沖擊荷載。且所述試驗臺上設置有一鋼制無底無蓋圓柱形桶的夾具，所述夾具上半部分內壁直徑大于下半部分內壁直徑，且在夾具下半部分對稱設有兩個夾具通孔，所述夾具內部下方設置有鋼制圓柱體的下承壓板，所述下承壓板直徑方向對稱設有兩個圓柱形的下承壓板通孔，所述下承壓板通孔與試驗臺之間設置有壓力傳感器，所述壓力傳感器的導線通過夾具通孔牽出，且所述下承壓板通孔內各設置一個沿下承壓板通孔滑動的壓塊，同時所述壓塊穿過下承壓板通孔插入壓力傳感器內；所述夾具內部上方設置有上承壓板，且所述上承壓板與發射架的發射孔相對設置，同時所述上承壓板與發射孔之間設置有平行光源和測速器。所述壓塊由上下兩個鋼制圓柱體組成，上半部分圓柱體直徑略小于下承壓板通孔直徑,下半部分圓柱體直徑略小于壓力傳感器插槽直徑。如圖2所示，夾具的示意圖，用來盛放散粒材料，夾具為一鋼制無底無蓋圓柱形桶，上半部分內壁直徑大于下半部分內壁直徑，在下半部分對稱設有兩個通孔。如圖3所示，為上承壓板的示意圖，上承壓板由上下兩部分組成，均為鋼制圓柱體，直徑略小于夾具上半部分內壁直徑。如圖4所示，為下承壓板的示意圖，下承壓板為一鋼制圓柱體，在承壓板直徑方向對稱設有兩個圓柱形通孔，如圖4所示，為壓塊的示意圖，壓塊由上下兩個鋼制圓柱體組成，上半部分圓柱體直徑略小于下承壓板通孔直徑，下半部分圓柱體直徑略小于壓力傳感器插槽直徑。組裝使用時，首先將夾具放在試驗臺中心，下承壓板固定在夾具內，壓力傳感器正對下承壓板的通孔，置于下承壓板下方，壓力傳感器的數據線通過夾具的通孔導出，連接到外部數據接收設備。然后將壓塊上半部分放入下承壓板的通孔內，下半部分插入壓力傳感器插槽。將散粒材料倒入夾具，將上承壓板平穩地放在散粒材料上。最后將發射架放在試驗臺的中間，安置平行光源和測速器，發射高速子彈，對上承壓板施加沖擊荷載，記錄壓力傳感器數據。試驗結束后，取出上承壓板，對破碎后的散粒材料進行篩分，以得到尺寸分布情況。上面結合附圖所·描述的本發明優選具體實施例僅用于說明本發明的實施方式，而不是作為對前述發明目的和所附權利要求內容和范圍的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發明技術和權利保護范疇。
權利要求1.一種測量散粒材料流動壓力的沖擊試驗裝置，其特征在于:包括試驗臺和發射高速子彈的發射架，所述發射架設置于試驗臺上，且所述試驗臺上設置有一鋼制無底無蓋圓柱形桶的夾具，所述夾具上半部分內壁直徑大于下半部分內壁直徑，且在夾具下半部分對稱設有兩個夾具通孔，所述夾具內部下方設置有鋼制圓柱體的下承壓板，所述下承壓板直徑方向對稱設有兩個圓柱形的下承壓板通孔，所述下承壓板通孔與試驗臺之間設置有壓力傳感器，所述壓力傳感器的導線通過夾具通孔牽出，且所述下承壓板通孔內各設置一個沿下承壓板通孔滑動的壓塊，同時所述壓塊穿過下承壓板通孔插入壓力傳感器內；所述夾具內部上方設置有上承壓板，且所述上承壓板與發射架的發射孔相對設置，同時所述上承壓板與發射孔之間設置有平行光源和測速器。
2.根據權利要求1所述測量散粒材料流動壓力的沖擊試驗裝置，其特征在于:所述壓塊由上下兩個鋼制圓柱體組成，上半部分圓柱體直徑略小于下承壓板通孔直徑，下半部分圓柱體直徑略小于 壓力傳感器插槽直徑。
專利摘要本實用新型涉及一種測量散粒材料流動壓力的沖擊試驗裝置，包括試驗臺和發射高速子彈的發射架，且所述試驗臺上設置有夾具，所述夾具下半部分對稱設有兩個夾具通孔，所述夾具內部下方設置有下承壓板，所述下承壓板直徑方向對稱設有下承壓板通孔，所述下承壓板通孔與試驗臺之間設置有壓力傳感器，且所述下承壓板通孔內各設置由壓塊，同時所述壓塊插入壓力傳感器內；所述夾具內部上方設置有上承壓板，所述上承壓板與發射孔之間設置有平行光源和測速器。本實用新型不僅能夠檢測散粒材料體系在沖擊荷載作用下整體的應力與位移變化情況以及散粒材料底部某一區域應力變化情況，而且裝置結構簡單，成本低，易操作，并且可重復使用。
文檔編號G01L5/00GK203101223SQ20132007185
公開日2013年7月31日 申請日期2013年2月7日 優先權日2013年2月7日
發明者王眾, 劉軍 申請人:河海大學