本實用新型涉及材料動態(tài)力學(xué)性能研究領(lǐng)域，特別涉及一種霍普金森壓桿實驗裝置。

背景技術(shù)：

霍普金森壓桿是一種檢測試件動態(tài)力學(xué)性能的裝置，其主要包括氣槍（炮，或稱發(fā)射裝置）、子彈、入射桿、透射桿、能量吸收裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。試件被夾在入射桿和透射桿之間。子彈（一根短桿）手高壓氣體推動，從發(fā)射裝置中一移動速度（由測速儀測出）射出，撞擊入射桿，在入射桿中形成一個壓力脈沖，即入射波（由貼在入射桿上的電阻應(yīng)變片測得），壓力脈沖在入射桿中向前傳播，當(dāng)傳送至入射桿與試件界面時，由于試件材料和透射桿材料的慣性效應(yīng)，整個試件將被壓縮。同時，由于桿與試件之間的波阻抗差異，入射波被部分反射為反射波還由貼在入射桿上的電阻應(yīng)變片測得，透射波由透射桿上的電阻應(yīng)變片測得，由測得的入射波、反射波和透射波就可以處理得到材料的形變和破壞情況，獲得材料的動態(tài)力學(xué)性能數(shù)據(jù)。

如申請?zhí)枮?01410128753.0的發(fā)明所公開的一種霍普金森壓桿實驗裝置，其通過電磁驅(qū)動裝置驅(qū)動子彈，使子彈以一定的速度撞擊入射桿，然后通過高速攝像頭和力傳感器分別測出應(yīng)變曲線和實時的力，最后將應(yīng)變曲線結(jié)合實時的力整合成應(yīng)力應(yīng)變曲線。

現(xiàn)有技術(shù)中霍普金森壓桿實驗裝置上的數(shù)據(jù)采集和計算設(shè)備以及實驗控制裝置相距較遠(yuǎn)，在操作人員使用該實驗裝置時，不但需要對實驗控制裝置進(jìn)行操作，以使霍普金森壓桿實驗裝置工作，還需要對試驗中所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，所以操作人員需要在數(shù)據(jù)采集和計算設(shè)備以及實驗控制裝置之間來回走動或需要多個操作人員進(jìn)行操作，這種工作方式會造成較大的人力資源浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種霍普金森壓桿實驗裝置，通過工作臺將各種裝置集成在工作臺內(nèi)部，從而方便工作人員在工作臺上進(jìn)行實驗。

本實用新型的上述目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：

一種霍普金森壓桿實驗裝置，包括霍普金森壓桿，還包括第一實驗臺、第二試驗臺以及連接第一試驗臺和第二試驗臺的連接件，所述第一試驗臺的柜體內(nèi)設(shè)置有對霍普金森壓桿提供動力的氣室、氣源和用于測試霍普金森壓桿速度的速度采集裝置，所述第一試驗臺上設(shè)置有連接速度采集裝置的電腦，所述第二實驗臺內(nèi)設(shè)置有用于檢測并分析霍普金森壓桿上的脈沖的動態(tài)應(yīng)變儀，所述動態(tài)應(yīng)變儀連接電腦，所述普金森壓桿固定設(shè)置在所述第一試驗臺、第二試驗臺以及連接件的上方。

通過采用上述技術(shù)方案，一般霍普金森壓桿長度較長，所以在霍普金森壓桿的兩端設(shè)置試驗臺，用來支撐霍普金森壓桿，而霍普金森壓桿在實驗時，會產(chǎn)生一定的沖擊力，所以在第一實驗臺和第二試驗臺之間固定設(shè)置一個連接件，并將霍普金森壓桿也固定設(shè)置在連接件上方，第一實驗臺和第二試驗臺的設(shè)置還能盛放一些設(shè)備比如氣室、速度采集裝置以及動態(tài)應(yīng)變儀等，同時還能存放更多的實驗器械。

作為本實用新型的改進(jìn)，所述連接件包括固定設(shè)置在第一實驗臺和第二實驗臺并為霍普金森壓桿充當(dāng)?shù)鬃臋M梁、設(shè)置在橫梁下方用于連接第一實驗臺和第二實驗臺的固定桿以及連接橫梁與固定桿的固定連接裝置。

通過采用上述技術(shù)方案，連接件包括橫梁、固定桿以及固定連接裝置，橫梁用于支撐整個霍普金森壓桿，固定桿用于將第一試驗臺和第二試驗臺連接在一起，以增加霍普金森壓桿在做實驗時整體的承受能力，固定連接裝置的設(shè)置起到固定橫梁和固定桿的效果，進(jìn)一步增加整體的堅固性。

作為本實用新型的改進(jìn)，所述固定桿的兩端分別穿設(shè)于第一試驗臺和第二試驗臺，且固定桿的兩端均設(shè)置有檔邊。

通過采用上述技術(shù)方案，固定桿的兩端分別穿設(shè)于第一實驗臺和第二實驗臺，且兩端分別設(shè)置有檔邊，在實驗時，由于檔邊的存在當(dāng)?shù)谝辉囼炁_和第二試驗臺承受反彈力時，檔邊可以滴在試驗臺的內(nèi)壁，從而保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

作為本實用新型的改進(jìn)，所述檔邊與第一試驗臺的內(nèi)壁或第二試驗臺的內(nèi)壁之間設(shè)置有緩沖墊圈。

通過采用上述技術(shù)方案，在檔邊與試驗臺內(nèi)壁之間設(shè)置有緩沖墊進(jìn)一步增加反彈力起到保護(hù)試驗臺的效果。

作為本實用新型的改進(jìn)，所述第一試驗臺和第二試驗臺的臺面以及連接件均為鋁型材材質(zhì)。

通過采用上述技術(shù)方案，鋁型材具有重量輕、耐腐蝕性強(qiáng)、可塑性強(qiáng)以及可回收重復(fù)利用的特點，所以作為優(yōu)選。

作為本實用新型的改進(jìn)，所述起源與所述霍普金森壓桿通過一通氣管連通，所述通氣管依次設(shè)置手動閥門、調(diào)壓閥和氣動球閥。

通過采用上述技術(shù)方案，手動閥門、調(diào)壓閥和氣動球閥使霍普金森壓桿供氣更為穩(wěn)定。

作為本實用新型的改進(jìn)，連接件上設(shè)置有支撐霍普金森壓桿的入射桿和透射桿的支撐件，所述支撐件包括直線軸承套和斜口支座，其中斜口支座固定設(shè)置在橫梁上，斜口支座上設(shè)置有一個45度角傾斜向上的豁口，斜口支座頂部和豁口之間設(shè)置有一個豎直方向的絲桿，絲桿的上端固定設(shè)置有一個手輪。

通過采用上述技術(shù)方案，方便入射桿和透射桿的拆卸和安裝。

綜上所述，本實用新型具有以下有益效果：一般霍普金森壓桿長度較長，所以在霍普金森壓桿的兩端設(shè)置試驗臺，用來支撐霍普金森壓桿，而霍普金森壓桿在實驗時，會產(chǎn)生一定的沖擊力，所以在第一實驗臺和第二試驗臺之間固定設(shè)置一個連接件，并將霍普金森壓桿也固定設(shè)置在連接件上方，第一實驗臺和第二試驗臺的設(shè)置還能盛放一些設(shè)備比如氣室、速度采集裝置以及動態(tài)應(yīng)變儀等。

附圖說明

圖1是霍普金森壓桿實驗裝置軸側(cè)圖；

圖2是圖1中的A部放大圖；

圖3是霍普金森壓桿實驗裝置試驗臺內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中的B部放大圖。

圖中，1、工作臺架；11、第一實驗臺；111、氣室；112、速度采集裝置；113、電腦；114、調(diào)壓旋鈕；115、球閥按鈕；116、氣源；12、第二實驗臺；121、動態(tài)應(yīng)變儀；13、連接件；131、橫梁；1311、滑槽；132、固定桿；1321、擋邊；1322、緩沖墊圈；133、固定連接裝置；2、霍普金森壓桿；3、通氣管；31、手動閥門；32、調(diào)壓閥；33、氣動球閥；4、支撐件；41、直線軸承套；42、斜口支座；421、豁口；422、絲桿； 5、限位裝置。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，一種霍普金森壓桿實驗裝置，包括工作臺架1和設(shè)置在工作臺架1上的霍普金森壓桿2。工作臺架1包括第一實驗臺11、第二實驗臺12以及固定連接第一實驗臺11和第二實驗臺12的連接件13。連接件13以及第一實驗臺11和第二實驗臺12的上板面均為鋁型材材質(zhì)，第一實驗臺11和第二實驗臺12的其余部位均為不銹鋼材質(zhì)。

其中,連接件13包括位于上部的橫梁131、位于下部并與橫梁131平行的固定桿132以及固定設(shè)置在橫梁131和固定桿132之間的固定連接裝置133。其中，橫梁131設(shè)置為水平狀態(tài)，其一端通過螺栓固定在第一實驗臺11上，另一端通過螺栓固定在第二實驗臺12上，橫梁131的上表面沿橫梁131長度方向設(shè)置有滑槽1311，橫梁131上設(shè)置有六個通過滑槽1311與橫梁131滑移連接的支撐件4，支撐件4用于支撐霍普金森壓桿2中的入射桿、透射桿或發(fā)射管。橫梁131位于第二實驗臺12上的一端固定設(shè)置有限位裝置5，限位裝置5設(shè)置為氣缸，氣缸的活塞桿與上述霍普金森壓桿2的透射桿同軸，并且氣缸的活塞桿抵接霍普金森壓桿2的透射桿。

如圖2所示，支撐件4包括直線軸承套41和斜口支座42，其中斜口支座42固定設(shè)置在橫梁131上，斜口支座42上設(shè)置有一個45度角傾斜向上的豁口421（該角度可根據(jù)實際需要設(shè)置，此處優(yōu)選為45度，但不限于45度），斜口支座42頂部和豁口421之間設(shè)置有一個豎直方向的絲桿422，絲桿422的的上端固定設(shè)置有一個手輪。當(dāng)使用該支撐件時，可先將斜口支座42固定在橫梁上，然后將直線軸承套41套設(shè)在圖1中霍普金森壓桿2的入射桿、透射桿或發(fā)射管上，再將直線軸承套41卡入斜口支座42的或口內(nèi)，旋擰手輪，使絲桿422的下端抵住直線軸承套41,將直線軸承套41固定在豁口421內(nèi)。當(dāng)需要更換支撐件4上的入射桿、透射桿或發(fā)射管時，可旋擰手輪，使絲桿422脫離直線軸承套41，即可將入射桿、透射桿或發(fā)射管從支撐件4上取下。支撐件4的設(shè)置可方便入射桿、透射桿或發(fā)射管的更換。

如圖3所示，固定桿132的長度稍短于橫梁131的長度，固定桿132的兩端分別伸入第一實驗臺11內(nèi)部與第二實驗臺12內(nèi)部，并且固定桿132的兩端均外擴(kuò)形成擋邊1321，在擋邊1321與相應(yīng)的第一實驗臺11的內(nèi)壁或第二實驗臺12的內(nèi)壁之間均設(shè)置有緩沖墊圈1322。

固定桿132與緩沖墊圈1322的作用在于：在使用霍普金森壓桿2檢測試件的力學(xué)特性時，會對工作臺架1產(chǎn)生一定的沖擊力，從而使固定桿132與第一實驗臺11或第二實驗臺12之間產(chǎn)生相對位移，此時則證明工作臺架1自身產(chǎn)生了一定的形變，而霍普金森壓桿2對于工作臺架1的抗性變能力要求很高，緩沖墊圈1322與固定桿132可以在一定成度上減緩工作臺架1自身的形變的產(chǎn)生，并且緩沖墊圈1322還可以防止固定桿132與第一實驗臺11或第二實驗臺12之間產(chǎn)生剛性的沖擊。

固定連接裝置133的長度方向與橫梁131的長度方向垂直。固定連接裝置133的兩端分別通過螺栓與橫梁131和固定桿132連接，固定連接裝置133的設(shè)置可以在一定程度上防止橫梁131或固定桿132產(chǎn)生形變，起到了加固工作臺架1的作用。

如圖3-4所示，其中第一實驗臺11內(nèi)設(shè)置有氣源116、連通氣源116并為霍普金森壓桿2提供動力的氣室111和用于測試霍普金森壓桿2速度的速度采集裝置112，氣室111聯(lián)通有一根通氣管3，的另一端伸出第一實驗臺11內(nèi)部連接霍普金森壓桿2，通氣管3位于第一實驗臺11外部的部分依次設(shè)置有手動閥門31、調(diào)壓閥32和氣動球閥33。第一實驗臺11的上表面設(shè)置有用于處理數(shù)據(jù)的電腦113，在電腦113旁邊設(shè)置有功能按鈕，功能按鈕包括控制調(diào)壓閥32的調(diào)壓旋鈕114和控制氣動球閥33的球閥按鈕115。當(dāng)需要為霍普金森壓桿2提供動力時，可首先調(diào)節(jié)調(diào)壓旋鈕114，使通氣管3內(nèi)的氣壓達(dá)到預(yù)設(shè)的值，然后按下球閥按鈕115，使氣動球閥33由關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)，從而使通氣管3內(nèi)的高壓氣體作用到霍普金森壓桿2并為霍普金森壓桿2提供動力。第二實驗臺12內(nèi)固定設(shè)置有用于檢測并分析霍普金森壓桿2上的脈沖的動態(tài)應(yīng)變儀121，動態(tài)脈沖應(yīng)變儀將處理后的數(shù)據(jù)穿設(shè)到電腦113進(jìn)行集中處理。這種集中控制的方式可以方便操作人員對實驗裝置的操作以及對實驗數(shù)據(jù)的處理。

本具體實施例僅僅是對本實用新型的解釋，其并不是對本實用新型的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本實用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。