一種用于霍普金森桿的低溫實驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及材料性能實驗技術(shù)，尤其涉及一種用于霍普金森桿的低溫實驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]分離式霍普金森桿(霍普金森桿)是一種研宄一維應(yīng)力狀態(tài)下工程材料動態(tài)力學(xué)性能的沖擊實驗裝置，廣泛應(yīng)用于金屬材料、巖石、混凝土、陶瓷、高聚物、含能材料、泡沫材料等多種材料的動態(tài)力學(xué)性能研宄以及材料結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)與破壞研宄。
[0003]工程材料的動態(tài)力學(xué)性能包括低溫條件下工程材料的動態(tài)力學(xué)性能以及常溫條件下工程材料的動態(tài)力學(xué)性能。在低溫條件下進行分離式霍普金森桿沖擊實驗時，由于工程材料(試件)以及分離式霍普金森桿對溫度敏感度高，因而，需要有效減少制冷時間，并盡可能減少實驗對試件多余的擾動。但目前還沒有專門針對分離式霍普金森桿沖擊實驗裝置用的制冷系統(tǒng)，研宄人員一般采用液氮制冷方式對試件以及分離式霍普金森桿進行制冷，并利用熱電阻或熱電偶測溫，以便檢測是否達到制冷所需的溫度，使得利用該方式進行實驗，需要連接液氮循環(huán)制冷系統(tǒng)并采用合適的溫度控制方式，導(dǎo)致整個制冷系統(tǒng)需要較長的時間進行制冷及達到穩(wěn)定狀態(tài)，低溫效率較低，制冷劑利用率不高；進一步地，液氮循環(huán)制冷系統(tǒng)基本上都是根據(jù)具體實驗要求自行設(shè)計，其中多數(shù)采用附帶液氮罐、杜瓦瓶、熱電偶、導(dǎo)液(氣)管、制冷盒及溫度控制器的液態(tài)制冷劑外循環(huán)控溫系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高；而且，由于分離式霍普金森桿沖擊實驗具有實驗間斷進行、單次實驗時間短、實驗次數(shù)多等特點，且在進行低溫實驗時，材料試件、實驗桿對溫度敏感度高，因而，如何有效地減少制冷需要的時間、減少實驗對試件多余的擾動、方便快捷的進行實驗是霍普金森桿低溫實驗需要解決的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本實用新型實施例提供一種用于霍普金森桿的低溫實驗裝置，提升低溫實驗效率、降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜度。
[0005]為達到上述目的，本實用新型的實施例采用如下技術(shù)方案:
[0006]一方面，本實用新型實施例提供一種用于霍普金森桿的低溫實驗裝置，包括:箱體、頂蓋、保溫單元、冷媒單元、試件存放單元、入射桿、透射桿、可拆卸前蓋、可拆卸后蓋以及底蓋，其中，
[0007]保溫單元容置于箱體內(nèi)，并與箱體內(nèi)壁相接觸；
[0008]試件存放單元為中空，設(shè)置在箱體內(nèi)中心處，內(nèi)置有多層存放試件的試件存放槽，所述試件存放槽可在所述箱體內(nèi)上下滑移，以使所述試件存放槽上存放的試件與所述入射桿以及透射桿位于同一軸線上；
[0009]保溫單元與試件存放單元之間的箱體內(nèi)密封空間，形成用于填充冷媒的冷媒單元，所述保溫單元、試件存放單元與所述箱體形成密封，以防所述冷媒滲入；
[0010]在設(shè)置試件存放單元的箱體頂部以及底部，分別開設(shè)有尺寸大于所述試件存放單元內(nèi)徑的通孔，所述通孔用于放置或取出試件，所述頂蓋用于密封所述箱體頂部開設(shè)的通孔，所述底蓋用于密封所述箱體底部開設(shè)的通孔；
[0011]在冷媒單元上方的箱體頂部，開設(shè)有用于將冷媒注入所述冷媒單元的冷媒添加口，在冷媒單元下方的箱體底部，開設(shè)有用于將所述冷媒單元中融化的冷媒排出的排水孔；
[0012]在所述箱體的中下部對稱兩側(cè)，開設(shè)有通孔，所述通孔內(nèi)設(shè)置有用于容置入射桿以及透射桿的密封管，所述密封管貫穿所述箱體中下部對稱兩側(cè)，并與所述試件存放單元相交，相交部分形成防止所述冷媒滲入的密封；
[0013]可拆卸前蓋用于密封所述箱體的中下部一側(cè)的通孔，可拆卸后蓋用于密封所述箱體的中下部另一側(cè)的通孔。
[0014]本實用新型實施例提供的用于霍普金森桿的低溫實驗裝置，利用冷媒單元進行制冷，取消了額外的制冷液循環(huán)系統(tǒng)，同時可實現(xiàn)同種試件在同一溫度下的多次重復(fù)性實驗，保證了多次實驗的變量可控，并分離了冷媒與試件的直接接觸，從而可以有效提升低溫實驗效率、降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜度。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0016]圖1為本實用新型實施例用于霍普金森桿的低溫實驗裝置主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本實用新型實施例用于霍普金森桿的低溫實驗裝置左視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本實用新型實施例用于霍普金森桿的低溫實驗裝置內(nèi)部立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本實用新型實施例用于霍普金森桿的低溫實驗裝置內(nèi)部主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為本實用新型實施例霍普金森桿實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型實施例進行詳細(xì)描述。
[0022]應(yīng)當(dāng)明確，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0023]圖1為本實用新型實施例用于霍普金森桿的低溫實驗裝置主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本實用新型實施例用于霍普金森桿的低溫實驗裝置左視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本實用新型實施例用于霍普金森桿的低溫實驗裝置內(nèi)部立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為本實用新型實施例用于霍普金森桿的低溫實驗裝置內(nèi)部主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]參見圖1至圖4，本實用新型實施例中，上下方向為裝置的頂部方向以及底部方向，左右方向為裝置的水平方向，垂直于紙面的方向為裝置的前后方向，該裝置包括:箱體、頂蓋、保溫單元、冷媒單元、試件存放單元、入射桿、透射桿、可拆卸前蓋、可拆卸后蓋以及底蓋，其中
[0028]保溫單元容置于箱體內(nèi)，并與箱體內(nèi)壁相接觸；
[0029]試件存放單元為中空，設(shè)置在箱體內(nèi)中心處，內(nèi)置有多層存放試件的試件存放槽，所述試件存放槽可在所述箱體內(nèi)上下滑移，以使所述試件存放槽上存放的試件與所述入射桿以及透射桿位于同一軸線上；
[0030]保溫單元與試件存放單元之間的箱體內(nèi)密封空間，形成用于填充冷媒的冷媒單元，所述保溫單元、試件存放單元與所述箱體形成密封，以防所述冷媒滲入；
[0031]在設(shè)置試件存放單元的箱體頂部以及底部，分別開設(shè)有尺寸大于所述試件存放單元內(nèi)徑的通孔，所述通孔用于放置或取出試件，所述頂蓋用于密封所述箱體頂部開設(shè)的通孔，所述底蓋用于密封所述箱體底部開設(shè)的通孔；
[0032]在冷媒單元上方的箱體頂部，開設(shè)有用于將冷媒注入所述冷媒單元的冷媒添加口，在冷媒單元下方的箱體底部，開設(shè)有用于將所述冷媒單元中融化的冷媒排出的排水孔；
[0033]在所述箱體的中下部對稱兩側(cè)，開設(shè)有通孔，所述通孔內(nèi)設(shè)置有用于容置入射桿以及透射桿的密封管，所述密封管貫穿所述箱體中下部對稱兩側(cè)，并與所述試件存放單元相交，相交部分形成防止所述冷媒滲入的密封；
[0034]可拆卸前蓋用于密封所述箱體的中下部一側(cè)的通孔，可拆卸后蓋用于密封所述箱體的中下部另一側(cè)的通孔。
[0035]本實用新型實施例中，作為可選實施例，箱體為一圓口腔體，實際應(yīng)用中，圓口腔體可為方形圓口腔體、圓形圓口腔體等。本實用新型實施例中，箱體設(shè)置為方形圓口腔體。
[0036]保溫單元利用保溫材料進行填充，其中，保溫材料包括但不限于:擠塑型聚苯乙烯泡沫塑料、模壓型聚苯乙烯泡沫塑料、現(xiàn)噴硬泡聚氨酯、硬泡聚氨酯保溫板、泡沫玻璃、泡沫混凝土、輕骨料保溫混凝土、無機保溫砂漿、聚苯顆粒保溫砂漿、礦棉、酚醛樹脂板、膨脹珍珠巖保溫砂漿等。
[0037]本實用新型實施例中，冷媒用于對試件進行冷卻并使之維持恒定的低溫。冷媒通過熱交換失去制冷作用后，通過裝置底層的排水孔排出并收集。為使整個低溫實驗裝置能夠在不同的低溫環(huán)境下進行實驗，本裝置區(qū)別于常規(guī)的液氮制冷或低溫鹽水循環(huán)制冷的機理，采用化學(xué)藥品的物理性質(zhì)制冷。這樣，可以使得本實用新型實施例的用于霍普金森桿的低溫實驗裝置，可以根據(jù)實驗需要，選擇合適冷媒并計算維持預(yù)定低溫需要的充填體積。
[0038]作為可選實施例，本實用新型實施例列出部分冷媒及可實現(xiàn)的低溫如下:
[0039]利用碎冰與乙醇進行混合作為冷媒，可獲得_5°C -35°C低溫；
[0040]利用碎冰與結(jié)晶氯化鈣混合作為冷媒，可獲得_20°C -5