本發(fā)明涉及新材料性能測試，具體的是一種分離式霍普金森桿高溫圍壓試驗裝置及其方法。

背景技術(shù)：

1、材料及其結(jié)構(gòu)部件在應用過程中所承受的載荷為沖擊加載，目前，大多數(shù)材料在沖擊載荷下的力學性能與準靜態(tài)下的有明顯不同，而材料在沖擊加載下的動態(tài)力學特性又是材料應用的重要力學性能參量，故開展材料沖擊載荷下力學性能的測試與分析對材料研制和部件的設計具有重要意義?；羝战鹕瓧U作為一種用于研究材料動態(tài)力學性能的實驗裝置，主要用于測試材料在高應變率下的動態(tài)響應。

2、現(xiàn)有技術(shù)公開了公開號為cn?116086946a(ipc分類號為g01n3/02)的中國專利：一種霍普金森桿可視化透明圍壓裝置，并公開了透明殼體和壓力室，通過透明殼體全方位觀察巖石變形及裂縫擴展，同時通過手動泵調(diào)節(jié)來實現(xiàn)不同圍壓加載條件。

3、但是，上述的現(xiàn)有技術(shù)仍存在一定的缺陷，即在使用過程中，僅憑視覺直接觀測試件，只能直接觀測結(jié)果，無法達到實時全方位觀測試件破壞形態(tài)的過程，尤其是試塊發(fā)生碎裂后，更不能很好地發(fā)現(xiàn)試塊破壞的過程變化，此外，壓力室內(nèi)部的圍壓調(diào)整為整體式調(diào)節(jié)，不能根據(jù)實際情況進行單一的徑向或軸向圍壓調(diào)節(jié)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種分離式霍普金森桿高溫圍壓試驗裝置及其方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種分離式霍普金森桿高溫圍壓試驗裝置，包括基座、動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀和支架，所述基座頂部兩端分別固定安裝有壓氣槍和阻尼器，壓氣槍和阻尼器之間順次設有子彈、入射桿、透射桿和吸收桿，入射桿和透射桿外側(cè)均設有應變片，所述基座頂部位于入射桿與透射桿之間的位置設有用于對測試圍壓進行調(diào)節(jié)的圍壓調(diào)整機構(gòu)；

4、所述圍壓調(diào)整機構(gòu)包括左端罩、右端罩和用于驅(qū)動左端罩與右端罩進行開合的合罩驅(qū)動組件，左端罩與右端罩內(nèi)側(cè)之間設有試塊和用于放置試塊的試塊托舉組件；

5、所述圍壓調(diào)整機構(gòu)還包括設置在左端罩與右端罩內(nèi)側(cè)之間的用于實時觀測試塊破壞形態(tài)的徑向視頻采集組件；

6、所述左端罩與右端罩均由外筒、內(nèi)筒和固定連接于外筒與內(nèi)筒之間的直桿組成，左端罩與右端罩的內(nèi)筒內(nèi)側(cè)均固定設有隔離環(huán)，且左端罩外側(cè)安裝有用于調(diào)節(jié)試塊測試過程中圍壓的圍壓調(diào)整組件。

7、在一個優(yōu)選地實施方式中，所述合罩驅(qū)動組件包括固定在基座頂部的方框和固定在左端罩與右端罩外側(cè)的托塊，兩個托塊底部均固定連接有j型齒條，方框內(nèi)側(cè)固定設有用于對兩個j型齒條進行引導限位的橫條，且方框內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動安裝有與兩個j型齒條均相嚙合的直齒輪。

8、在一個優(yōu)選地實施方式中，所述試塊托舉組件包括固定在方框頂部的豎桿和開設于左端罩與右端罩相對端之間的半圓孔，豎桿頂端固定連接有弧板，豎桿與弧板之間設有用于對試塊進行定位的糾偏組件；

9、所述糾偏組件包括開設于豎桿外側(cè)的穿槽和開設于弧板中部與穿槽相連通的穿孔，穿槽內(nèi)部設有活動弧塊，活動弧塊頂部固定連接有與穿孔相適配的頂柱，活動弧塊底部與穿槽內(nèi)側(cè)之間固定連接有彈簧一；

10、所述活動弧塊兩端中部與弧板兩側(cè)中部均固定設有u型座，活動弧塊上的u型座內(nèi)側(cè)鉸接安裝有擺條，兩個擺條一側(cè)均貫穿開設有通槽，弧板上的u型座內(nèi)側(cè)固定設有活動穿設于對應側(cè)擺條上的通槽內(nèi)部的橫桿。

11、在一個優(yōu)選地實施方式中，所述圍壓調(diào)整組件包括進氣主管和安裝在進氣主管上的單向閥，進氣主管的出氣端連接有兩根進氣支管，兩根進氣支管的出氣端均延伸至對應的內(nèi)筒內(nèi)部，且兩根進氣支管的出氣端位于對應的隔離環(huán)兩側(cè)，每根進氣支管上均安裝有電磁閥。

12、在一個優(yōu)選地實施方式中，所述徑向視頻采集組件包括多個固定在位于左端罩內(nèi)側(cè)的隔離環(huán)一側(cè)的u型桿，隔離環(huán)上對應u型桿內(nèi)側(cè)的位置處開設有環(huán)槽，環(huán)槽內(nèi)部活動安裝有工字環(huán)塊，工字環(huán)塊面向內(nèi)筒開口端的一側(cè)安裝有視頻采集卡二；

13、所述左端罩的外筒外側(cè)安裝有驅(qū)動電機，驅(qū)動電機的輸出軸端部固定連接有活動貫穿所在位置外筒和內(nèi)筒的軸桿，工字環(huán)塊面向軸桿的一側(cè)固定設有齒圈，軸桿延伸至內(nèi)筒內(nèi)部的一端固定連接有與齒圈相嚙合的錐齒輪。

14、在一個優(yōu)選地實施方式中，所述左端罩與右端罩的外側(cè)之間設有防脫機構(gòu)，防脫機構(gòu)包括固定在左端罩外側(cè)的兩個安裝塊和固定在右端罩外側(cè)的弧形卡條，兩個安裝塊之間轉(zhuǎn)動安裝有偏擺扣板，偏擺扣板遠離弧形卡條的一端與左端罩外側(cè)之間固定連接有彈簧二。

15、在一個優(yōu)選地實施方式中，所述合罩驅(qū)動組件與試塊托舉組件之間設有集廢機構(gòu)，集廢機構(gòu)包括固定套設于豎桿外側(cè)的收集框，收集框內(nèi)側(cè)底中部固定設有三棱柱，且收集框內(nèi)腔兩側(cè)均固定設有斜板；

16、所述收集框一端開設有槽口，收集框外側(cè)通過轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)動安裝有封板，且收集框外側(cè)固定設有用于托住封板的l型架，l型架一側(cè)頂端活動貫穿插接有t型卡板，t型卡板表面與l型架外側(cè)之間固定連接有彈簧三。

17、在一個優(yōu)選地實施方式中，所述集廢機構(gòu)還包括防塵組件，所述防塵組件包括固定嵌裝在收集框兩側(cè)的抽氣槽道和固定安裝在收集框外側(cè)的吸塵器，吸塵器的吸氣端與抽氣槽道之間連通設有抽吸管。

18、本發(fā)明還提供了一種采用上述分離式霍普金森桿高溫圍壓試驗裝置對分離式霍普金森桿的高溫圍壓進行試驗的方法，具體包括如下操作步驟：

19、s1、安裝目標物：利用合罩驅(qū)動組件驅(qū)動左端罩與右端罩分離后，將待進行試驗的試塊放置在弧板頂部，且在試塊放置完成后，利用合罩驅(qū)動組件驅(qū)動左端罩與右端罩完成合罩，并利用防脫機構(gòu)對左端罩與右端罩進行輔助扣緊；

20、s2、調(diào)節(jié)測試溫度與圍壓：利用進氣主管供送氣體，并經(jīng)對應的兩根進氣支管分流輸送，通過控制兩根進氣支管上電磁閥的通斷來實現(xiàn)對試塊的徑向圍壓以及軸向圍壓進行調(diào)節(jié)，同時，還可以預先對供入的氣體進行溫度調(diào)控，實現(xiàn)對試塊的圍壓和溫度耦合加載；

21、s3、啟動試驗：啟動壓氣槍發(fā)射子彈，驅(qū)動子彈撞擊入射桿來沖擊試塊，開始沖擊加載試驗；

22、s4、數(shù)據(jù)采集與處理：利用應變片來記錄應變脈沖，用于后續(xù)計算材料的動態(tài)應力、應變參數(shù)，同時，利用徑向視頻采集組件上的視頻采集卡來采集試塊周向側(cè)的破壞形態(tài)數(shù)據(jù)，用于實時觀測試塊在沖擊加載試驗過程中破壞形態(tài)，并通過動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀將采集的相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至計算機上進行實時計算處理；

23、s5、清理廢料：完成試驗后，利用合罩驅(qū)動組件驅(qū)動左端罩與右端罩分離，并通過集廢機構(gòu)對產(chǎn)生的廢料進行集中收集處理。

24、本發(fā)明的有益效果：

25、1、本發(fā)明通過利用隔離環(huán)將兩個內(nèi)筒所圍成的空腔劃分為中部圍壓區(qū)和靠近入射桿的端部圍壓區(qū)，可以通過進氣支管向?qū)闹胁繃鷫簠^(qū)以及端部圍壓區(qū)注入氣體來實現(xiàn)對試塊的軸向圍壓以及徑向圍壓進行單一或同步調(diào)節(jié)，同時，還可以預先對供入的氣體進行溫度調(diào)控，實現(xiàn)對試塊的圍壓和溫度耦合加載，實現(xiàn)多樣化試驗；

26、2、本發(fā)明通過徑向視頻采集組件在實驗過程中對目標試塊的徑向破壞形態(tài)進行實時觀測，同時，并配合應變片記錄的脈沖波所得出的試塊的動態(tài)應力、應變和應變率，更加全面地反應試塊的材料性能；

27、3、本發(fā)明在安置試塊時，可以通過發(fā)生相向偏擺的兩個擺條來推動試塊發(fā)生偏移，讓試塊居中放置在弧板頂部，實現(xiàn)對放置的試塊進行自動定位；

28、4、本發(fā)明在分離左端罩與右端罩的過程中，自動引導廢渣落入收集框內(nèi)部，同時，采用抽吸的方式將廢渣落下所揚起的灰塵吸走，減少粉塵污染。