分離式霍普金森拉桿試件夾具裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種分離式霍普金森拉桿試件夾具裝置，包括入射桿、入射桿接頭、透射桿接頭和透射桿，入射桿的一端采用法蘭結(jié)構(gòu)，另一端與入射桿接頭之間采用螺紋連接，透射桿接頭與透射桿之間采用螺紋連接；本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接可靠；對(duì)應(yīng)力波的傳播和試件的加載沒(méi)有消極影響；拉伸試件夾具的設(shè)計(jì)使得拉伸試件的長(zhǎng)度減小、結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，滿足不同硬度材料高應(yīng)變率試驗(yàn)應(yīng)力均勻要求同時(shí)減小了試件加工時(shí)間和難度；只需要加工若干組入射桿接頭和透射桿接頭就能夠?qū)崿F(xiàn)高應(yīng)變率試驗(yàn)成組進(jìn)行，大大縮短試驗(yàn)周期；可以適應(yīng)多種性能材料的拉伸試驗(yàn)，尤其實(shí)現(xiàn)了軟材料的高應(yīng)變率拉伸試驗(yàn)。
【專利說(shuō)明】分離式霍普金森拉桿試件夾具裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于材料動(dòng)態(tài)力學(xué)研究領(lǐng)域，特別是一種分離式霍普金森拉桿試件夾具裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]分離式霍普金森拉桿裝置是基于霍普金森試驗(yàn)原理,對(duì)霍普金森壓桿進(jìn)行改進(jìn)的用于測(cè)量材料高應(yīng)變率拉伸性能的試驗(yàn)裝置?；羝战鹕瓧U裝置同樣也需要建立在一維應(yīng)力波假設(shè)和試件應(yīng)力均勻假設(shè)基礎(chǔ)上。2000年Nemat-Nasser研制出帶有吸收桿,能實(shí)現(xiàn)單次加載的直接拉伸式桿-桿型霍普金森拉桿裝置。用一沿入射桿運(yùn)動(dòng)的管狀子彈打擊入射桿端的法蘭盤(pán)直接在入射桿中形成拉伸波，以后的傳播特性與壓桿中的壓縮波完全類似。
[0003]分離式霍普金森拉桿裝置的加載方式已經(jīng)發(fā)展較成熟，然而動(dòng)態(tài)拉伸加載方式使得試件的安裝和固定十分困難，尤其針對(duì)軟質(zhì)復(fù)合材料，傳統(tǒng)SHTB裝置很難獲得的有效數(shù)據(jù)。如圖 2所不:名稱為“Tensile testing of materials at high rates of strain”的文章(Nicholas.Τ,Εχρ.Mech, 21:177 - 185，1980.)利用SHPB對(duì)入射桿加載壓縮波，當(dāng)波傳到試件處，試件外的剛性套筒6將波傳遞到透射桿，壓縮波在透射桿自由端反射為拉伸波對(duì)試件進(jìn)行加載，拉伸試件采用螺紋與兩桿連接；名稱為“Tension and compression testsof two polymers under quas1-static and dynamic loading” 的文章(Chen.W, PolymerTesting, 21 (2):113-121, 2002.)將兩端帶螺紋的試件直接裝夾在直接拉伸式桿-桿SHTB裝置上。這兩種拉伸試件連接方式都需要在桿件和試件之間采用螺紋連接的方式，而這種桿件和試件之間的螺紋連接使得試件處的應(yīng)力波傳播十分復(fù)雜，試件中的螺紋間隙容易造成應(yīng)力集中，影響試驗(yàn)結(jié)果的可信度；每個(gè)試件兩端都加工成帶螺紋的啞鈴型試件7使得試驗(yàn)周期大大增加，尤其是軟材料的螺紋加工難度大、固定效果不好。名稱為“Hopkinsonbar experimental technique:A critical review，，的文章(Gama.B, Applied MechanicsReviews, 57(4):223, 2004.)介紹了動(dòng)態(tài)拉伸試件粘結(jié)方式，如圖3所示，將粘接式啞鈴型試件8直接粘貼在入射桿和透射桿件之間，采用直接拉伸式桿-桿型SHTB加載拉伸波。這種方式使得試驗(yàn)周期很大，每次試驗(yàn)都需要單獨(dú)粘接固化，啞鈴型試件粘接使得試件標(biāo)距不容易確定，且試件長(zhǎng)度較大無(wú)法實(shí)現(xiàn)應(yīng)力均勻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種固定效果好，試驗(yàn)周期大大減短，使試件應(yīng)力均勻的分離式霍普金森拉桿試件夾具裝置。
[0005]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)解決方案為:
[0006]一種分離式霍普金森拉桿試件夾具裝置，包括入射桿、入射桿接頭、透射桿接頭和透射桿，入射桿的一端采用法蘭結(jié)構(gòu)，另一端與入射桿接頭之間采用螺紋連接，透射桿接頭與透射桿之間采用螺紋連接。
[0007]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):[0008]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接可靠；對(duì)應(yīng)力波的傳播和試件的加載沒(méi)有消極影響；拉伸試件夾具的設(shè)計(jì)使得拉伸試件的長(zhǎng)度減小、結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，滿足不同硬度材料高應(yīng)變率試驗(yàn)應(yīng)力均勻要求同時(shí)減小了試件加工時(shí)間和難度；只需要加工若干組入射桿接頭和透射桿接頭就能夠?qū)崿F(xiàn)高應(yīng)變率試驗(yàn)成組進(jìn)行，大大縮短試驗(yàn)周期；可以適應(yīng)多種性能材料的拉伸試驗(yàn)，尤其實(shí)現(xiàn)了軟材料的高應(yīng)變率拉伸試驗(yàn)。
[0009]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型的分離式霍普金森拉桿試件夾具裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的間接拉伸式試件裝夾結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3是現(xiàn)有技術(shù)中的粘結(jié)式拉伸試件裝夾結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]結(jié)合圖1:
[0014]本實(shí)用新型一種分離式霍普金森拉桿試件夾具裝置，包括入射桿1、入射桿接頭
2、透射桿接頭4和透射桿5，入射桿I的一端采用法蘭結(jié)構(gòu)，另一端與入射桿接頭2之間采用螺紋連接，透射桿接頭4與透射桿5之間采用螺紋連接。
[0015]入射桿1、入射桿接頭2、透射桿接頭4和透射桿5同軸。
[0016]入射桿1、入射桿接頭2、透射桿接頭4和透射桿5的材料一致。
[0017]試件的兩端用粘結(jié)劑粘結(jié)在入射桿接頭2和透射桿接頭4之間。
[0018]其工作原理為:結(jié)合圖1，分離式霍普金森拉桿試件夾具裝置工作過(guò)程為:管狀子彈沿入射桿I運(yùn)動(dòng)，撞擊到入射桿I端的法蘭盤(pán)直接在入射桿I中產(chǎn)生拉伸加載波。拉伸波沿入射桿I傳播至入射桿I的另一端時(shí)，入射桿I與入射桿接頭2之間的螺紋連接使得拉伸波傳遞到入射桿接頭2，經(jīng)過(guò)入射桿接頭2對(duì)粘結(jié)在入射桿接頭2和透射桿接頭4之間的試件3進(jìn)行拉伸加載。由于試件3材料、尺寸與桿材料不同，波在不同材料的接觸面發(fā)生反射和透射。一部分拉伸波返回入射桿接頭2和入射桿I中，成為壓縮波沿入射桿I返回；另外一部分拉伸波則透過(guò)試件3進(jìn)入透射桿接頭4和透射桿5中。通過(guò)測(cè)量入射桿和透射桿上的應(yīng)變信號(hào)即可獲得測(cè)試材料在高應(yīng)變率下拉伸力學(xué)性能。
[0019]裝夾過(guò)程中需要注意的是，入射桿1、入射桿接頭2、試件3、透射桿接頭4和透射桿5要位于同一軸線上。
[0020]利用本實(shí)用新型的分離式霍普金森拉桿試件夾具裝置對(duì)材料進(jìn)行高應(yīng)變率拉伸試驗(yàn)時(shí)只需要加工若干組入射桿接頭2和透射桿接頭4，將試件3與入射桿接頭和透射桿接頭粘結(jié)固化好后就能夠?qū)崿F(xiàn)高應(yīng)變率試驗(yàn)成組進(jìn)行，大大縮短試驗(yàn)周期。
【權(quán)利要求】
1.一種分離式霍普金森拉桿試件夾具裝置，其特征在于:包括入射桿(I)、入射桿接頭(2)、透射桿接頭(4)和透射桿(5)，入射桿(I)的一端采用法蘭結(jié)構(gòu)，另一端與入射桿接頭(2 )之間采用螺紋連接，透射桿接頭(4 )與透射桿(5 )之間采用螺紋連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分離式霍普金森拉桿試件夾具裝置，其特征在于:入射桿(I)、入射桿接頭(2 )、透射桿接頭(4)和透射桿(5 )同軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分離式霍普金森拉桿試件夾具裝置，其特征在于:入射桿(I)、入射桿接頭(2 )、透射桿接頭(4 )和透射桿(5 )的材料一致。
【文檔編號(hào)】G01N3/04GK203479614SQ201320533953
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】張君發(fā), 陳雄, 鞠玉濤, 鄭健, 周長(zhǎng)省, 許進(jìn)升, 趙超, 孫朝翔, 鈕然銘 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)