專利名稱：一種高速大能量材料試驗機的制作方法
一種高速大能量材料試驗機，它是研究材料動態(tài)力學性能的新設備，特別適宜于研究中等應變率下(ε＝100～100001/秒)材料的大變形及斷裂特性，通過改換載荷轉換及載荷傳感裝置，可進行材料的動態(tài)壓縮、動態(tài)拉伸和動態(tài)斷裂韌性試驗。
由于技術的發(fā)展，不少行業(yè)中的設備在高速加載下瞬態(tài)失效，因而希望了解高速加載下材料的力學行為，從而為設計提供新的設計準則，為評價材料提出新的力學判據。目前動態(tài)力學測試設備尚無系列商品化產品。一些研究自制的非標準設備，如擺錘、落錘、凸輪試驗機其加載速度低，而Hopkinson桿打擊能量小，難以實現(xiàn)大變形。另外象輕氣炮，平面波發(fā)生器等高應變率下的試驗裝置，因投資大或實驗場地的限制廣泛應用困難。
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種高速材料試驗機，能實現(xiàn)中高應變率范圍內的動態(tài)試驗，而有較大的打擊能量，且成本低，使用操作方便。
本發(fā)明的結構如附

圖1所示，它有基座1、試驗樣品臺2、導柱3、打擊頭4，其特征在于在導柱3上端有缸體5，在缸體5中有活塞6和連桿7，連桿7使活塞6與打擊頭4相連，活塞6上端的缸體5空腔為氣腔8，氣腔8與氣室9相接，活塞6下端的缸體5空腔為液腔10，在液腔10下端接有快放液閥11，在缸體外有放液箱12，在液腔10和放液箱12之間有液壓泵13。
附圖1是本發(fā)明的結構示意圖。圖中有基座1、試驗樣品臺2、導柱3、打擊頭4、缸體5、活塞6、連桿7、氣腔8、氣腔8、氣室9、液腔10、快放液閥11、放液箱12和液壓泵13。
附圖2是本發(fā)明使用光電觸發(fā)試驗采樣的結構示意圖。圖中還有光源14和光電接收元件15。
本發(fā)明使用打擊頭4對試驗樣品臺2上的被試樣品進行高速定能打擊(也可以使用專用夾具使試樣受到高速拉伸)。在工作時，在氣腔8與氣室9中注入一定量的壓縮氣體。使活塞6以及連桿7和打擊頭4處于最下位置，然后啟動液壓泵13，給活塞6下端的液腔10輸入高壓液。在高壓液的使用下，活塞6向上移動，根據打擊能量要求，確定上移距離和關閉液壓泵13的時間?；钊?上到位移后，處于氣壓與液壓的平衡狀態(tài)。在開始試驗時，啟動快放液閥11?？旆乓洪y11是一個正反饋閥門，它可以在極短的時間內大流量放液(可以在1～10毫秒內放液流量達到1000～10000升/秒)。從而使活塞6的內液腔10處于失壓狀態(tài)，活塞6在上端氣室壓力的作用下，高速向下運動，帶動打擊頭4沖擊被試樣品，完成試驗加載動作。
本發(fā)明使用由上端為氣腔，下端為液腔的活塞通過連桿帶動打擊頭對被試樣品進行高速沖擊來完成試驗加載。使用液壓蓄能氣壓打擊，可以有較高的打擊能量和打擊速度，能實現(xiàn)中高應變率范圍內的動態(tài)試驗，并且成本較低，使用方便。
在本發(fā)明中，可以在試驗樣品臺2外裝有光源14，在試驗樣品臺2的另一面裝有光電接收元件15。使用光電觸發(fā)的方法，在打擊加載的打擊頭4下落到一定位置后，遮投住光源14發(fā)出的光線，光電接收無件15的電平發(fā)生變化，用于觸發(fā)實驗數(shù)據采集裝置的工作。使用光電觸發(fā)的方法，有較高的觸發(fā)速度和精度，滿足高速試驗的要求。
在本發(fā)明中，快速放液閥可以使用如專利號為CN87202367和專利申請?zhí)枮镃N92203799的快速放液閥，它們都已有現(xiàn)成設計。本發(fā)明中的放液箱口可以設計成在整個缸體5的外緣，把缸體包覆在其中，這樣可以減小放液液道的長度，減小液道壓力損失，提高瞬時放液流量。本發(fā)明的與缸體5上端氣腔8相通的氣室9可以是普通貯氣高壓瓶，在使用時，通過氣壓管道與氣腔8相通，換用不同氣體壓力的氣瓶，從而得到不同的打擊壓力。氣室9也可以使用專用的貯氣高壓瓶，并帶有帶閥門的注氣口，通過注氣口可以補充或調節(jié)氣室9中的氣體壓力。在本發(fā)明中使用的壓縮氣體，可以使用普通壓縮空氣，也可以使用如氮氣等隨性氣體。壓縮氣體應有較低的液化溫度，使得在常溫正常工作壓力下使用不致液化，而且壓縮氣體應干燥和不易發(fā)生化學反應。
在本發(fā)明中，基座1、導柱3、打擊頭4等可以按照普通高速錘的形式設計，甚至可以使用普通高速錘改裝?？梢栽诨?與地基之間加入支承彈簧，使基座帶動試驗樣品臺2浮動，在試驗時，形成打擊頭與試驗樣品臺的對擊，減小了試驗室地面的振動，改善試驗環(huán)境和對試驗室的要求。
權利要求
1.一種高速大能量材料試驗機，它有基座1、試驗樣品臺2、導柱3、打擊頭4，其特征在于在導柱3上端有缸體5，在缸體5中有活塞6和連桿7，連桿7使活塞6與打擊頭4相連，活塞6上端的缸體5空腔為氣腔8，氣腔8與氣室9相接，活塞6下端的缸體5空腔為液腔10，在液腔10下端接有快放液閥11，在缸體外有放液箱12，在液腔10和放液箱12之間有液壓泵13。
2.如權利要求1所述的高速大能量材料試驗機，其特征在于在試驗樣品臺2外裝有光源14，在試驗樣品臺2的另一面裝有光電接收元件15。
全文摘要
一種高速大能量材料試驗機，它是研究材料動態(tài)力學性能的新設備，它有基座、試驗樣品臺、導柱、打擊頭，其特征在于在導柱上端有缸體，在缸體中有活塞和使其與打擊頭相連的連桿，活塞上端的缸體空腔為氣腔并與氣室相接，下端的缸體空腔為液腔并接有快放液閥，在缸體外有放液箱，在液腔和放液箱之間有液壓泵。使用液壓蓄能氣壓打擊，可以有較高的打擊能量和打擊速度，能實現(xiàn)中高應變率范圍內的動態(tài)試驗，并且成本較低，使用方便。
文檔編號G01N3/00GK1080396SQ9210449
公開日1994年1月5日 申請日期1992年6月13日 優(yōu)先權日1992年6月13日
發(fā)明者楊道明, 夏德仕, 李樹奎 申請人:北京理工大學