一種臥式shpb束桿試驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及霍普金森壓桿試驗裝置，尤其涉及一種臥式SHPB束桿試驗裝置。
【背景技術】
[0002]隨著國民經濟，國防建設的發(fā)展，多相、非均質復合材料動態(tài)力學特性的研宄引起了力學界、材料學界的共同關注，其中混凝土材料(包括普通混凝土、陶?；炷良疤厥饣炷?在工程中的應用最為廣泛，對其相關力學特性的了解也越來越重視。
[0003]混凝土靜態(tài)力學性能的研宄已較為成熟，而混凝土沖擊動態(tài)力學性能的研宄相對較少，但需求迫切。研宄混凝土沖擊載荷下的動態(tài)響應，應變率效應是最基本的動態(tài)效應之一。混凝土材料也是一種率敏感材料，在沖擊力學狀態(tài)下，混凝土材料具有應力波效應(慣性效應)和應變率效應，兩者互相聯(lián)系、互相影響，使問題變得復雜。H.Kolsky創(chuàng)建的SHPB(分離式Hopkinson壓桿)技術可以將兩種效應解耦，是解決該類問題的有效方法，因而SHPB是沖擊力學性能研宄的首選裝置。而根據(jù)試樣材料的均勻性要求，混凝土由于粗骨料的存在要求試樣的尺寸較大，采用傳統(tǒng)的單桿SHPB技術則入射桿和透射桿的尺寸也將變大，將引起桿的橫向慣性效應，導致測試結果失真。
[0004]為解決上述技術問題，申請日為2010年I月6日、專利號為ZL201020049494的中國實用新型專利公開了一種霍普金森壓桿動態(tài)壓縮實驗裝置，特點是它包括支架和撞擊桿，支架上固定設置有導軌，撞擊桿與導軌滑動配合，導軌內設置有入射束桿和透射束桿，入射束桿由多根入射單桿組成，透射束桿由多根透射單桿組成，每對入射單桿和透射單桿組成一對滿足一維應力波條件的霍普金森壓桿；優(yōu)點是可以忽略每根單桿的應力波橫向彌散效應，使其滿足一維應力波的假定；可以方便采用傳統(tǒng)霍普金森技術的實驗數(shù)據(jù)測試和分析方法，從而可實現(xiàn)符合工程實際的大尺寸混凝土的動態(tài)壓縮實驗研宄；但是該裝置豎直設置，其占用空間太大，安裝維修困難、實驗準備工作量大、耗時長，且升降入射束桿困難，放置混凝土試樣及束桿和撞擊桿的調節(jié)對心亦較為困難。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種安裝維修方便、束桿定位調節(jié)方便準確的臥式SHPB束桿試驗裝置。
[0006]本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種臥式SHPB束桿試驗裝置，包括入射束桿、透射束桿、撞擊子彈、子彈發(fā)射裝置、吸能裝置和動態(tài)信號采集系統(tǒng)，所述的入射束桿由多根方形的入射單桿組成，所述的透射束桿由多根方形的透射單桿組成，所述的入射單桿的數(shù)量與所述的透射單桿的數(shù)量相等，每對入射單桿和透射單桿組成一對滿足一維應力波條件的霍普金森壓桿，每根所述的入射單桿和每根所述的透射單桿上分別粘貼有應變片，所述的應變片與所述的動態(tài)信號采集系統(tǒng)電連接，所述的吸能裝置固定設置在所述的透射束桿的后側，所述的入射束桿與所述的透射束桿水平設置，所述的撞擊子彈與所述的入射束桿之間設置有水平的用于將所述的撞擊子彈的小端面轉換成覆蓋住所述的入射束桿端面的大端面的轉接頭，所述的入射束桿與所述的透射束桿上分別設置有可沿軸向移動的束桿支架，所述的入射束桿與所述的透射束桿之間設置有用于放置待測的大尺寸混凝土試樣的試樣支架，所述的試樣支架的移動方向與所述的束桿支架的移動方向相垂直。
[0007]所述的束桿支架包括第一導軌、多組沿軸向間隔排列的第一滾輪組件和至少兩個沿軸向間隔排列的支撐架，所述的支撐架豎直設置，所述的支撐架內設置有多個與所述的入射單桿或所述的透射單桿的數(shù)量、形狀、排列均相同的方孔，相鄰的方孔之間通過金屬條隔開，所述的金屬條上設置有方便導線通過的缺口，所述的支撐架的下端一體設置有水平的底盤，所述的底盤的下端面設置有軸向延伸且與所述的第一導軌相匹配的第一弧形凹槽，所述的底盤擱置在所述的第一導軌上，所述的第一導軌嵌入所述的第一弧形凹槽中，所述的第一滾輪組件包括滾輪軸和固定座，所述的滾輪軸固定設置在所述的固定座上，所述的滾輪軸的兩端軸接有懸空的滾輪，所述的第一導軌擱置在所述的滾輪上且與所述的滾輪滑動配合，使得所述的第一導軌可沿軸向移動，所述的固定座固定在試驗平臺上。
[0008]所述的金屬條的厚度為1mm，可滿足每根入射單桿或透射單桿上貼應變片與引線的要求。
[0009]所述的試樣支架包括第二導軌、多組間隔排列的第二滾輪組件和用于放置大尺寸混凝土試樣的平臺，所述的第二滾輪組件的結構與所述的第一滾輪組件的結構相同，所述的第二導軌擱置在所述的第二滾輪組件的滾輪上且與所述的滾輪滑動配合，所述的第二導軌的移動方向與所述的第一導軌的移動方向相垂直，所述的平臺的下端面設置有與所述的第二導軌相匹配的第二弧形凹槽，所述的平臺擱置在所述的第二導軌上，所述的第二導軌嵌入所述的第二弧形凹槽中，所述的平臺上設置有用于平整束桿端面的擋板。
[0010]所述的第一滾輪組件的固定座和所述的第二滾輪組件的固定座上均設置有位置調節(jié)機構。
[0011]所述的位置調節(jié)機構包括固定螺釘、調節(jié)螺釘和設置在所述的固定座上的腰形孔，所述的腰形孔的長度方向與其所對應的束桿支架或試樣支架的移動方向相垂直，所述的固定螺釘向下穿過所述的腰形孔與所述的試驗平臺螺接固定，所述的固定螺釘上套設有調節(jié)墊片，所述的調節(jié)墊片位于所述的固定座的下方，所述的調節(jié)螺釘與所述的固定座豎直螺接，所述的調節(jié)螺釘?shù)南露隧斣谒龅脑囼炂脚_的上端面上。
[0012]所述的底盤或所述的平臺上分別螺接有定位螺釘，所述的定位螺釘穿過所述的第一弧形凹槽頂在所述的第一導軌上，或所述的定位螺釘穿過所述的第二弧形凹槽頂在所述的第二導軌上，可防止底盤相對第一導軌發(fā)生滑動，防止平臺相對第二導軌發(fā)生滑動。
[0013]所述的底盤的兩端分別設置有第一擋條，所述的第一擋條套設在所述的第一導軌上且緊貼所述的底盤，所述的第一擋條上螺接有豎直的定位螺釘，所述的定位螺釘頂接在所述的第一導軌上，所述的平臺的兩端分別設置有第二擋條，所述的第二擋條套設在所述的第二導軌上，所述的第二擋條上螺接有豎直的定位螺釘，所述的定位螺釘頂接在所述的第二導軌上，可防止第一導軌滑出第一滾輪組件，防止第二導軌滑出第二滾輪組件，同時由于第一擋條緊貼底盤，對底盤可起到雙重定位作用，進一步保證了底盤與第一導軌之間的固定。
[0014]所述的轉接頭包括撞擊圓盤、軸套、固定螺蓋和擊打桿，所述的撞擊圓盤朝向所述的擊打桿的一側同軸一體設置有定位凸臺，所述的擊打桿與所述的定位凸臺同軸設置，且所述的擊打桿的端面與所述的定位凸臺的端面相貼合，所述的軸套同軸套設在所述的擊打桿和所述的定位凸臺上，所述的軸套朝向所述的撞擊圓盤的一端一體設置有連接法蘭，所述的連接法蘭與所述的撞擊圓盤固定連接，所述的軸套的另一端與所述的擊打桿之間設置有楔形環(huán)，所述的固定螺蓋頂住所述的楔形環(huán)且與所述的軸套螺接固定，以防止所述的楔形環(huán)松脫，所述的擊打桿與所述的撞擊子彈同軸。
[0015]所述的撞擊圓盤與所述的束桿支架之間設置有用于檢測所述的轉接頭、所述的入射束桿、所述的透射束桿是否同軸的同軸度檢測機構；可方便快速地檢測出轉接頭、入射束桿、透射束桿三者是否同軸，保證實驗原理的實現(xiàn)。
[0016]所述的同軸度檢測機構包括設置在所述的撞擊圓盤上端的第一對準孔和設置在每個支撐架上端中間的第二對準孔，所述的第一對準孔和所有的第二對準孔位于同一直線上，即表明所述的轉接頭、所述的入射束桿、所述的透射束桿同軸。
[0017]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點是:
(1)、由于入射束桿與透射束桿水平設置，且入射束桿與透射束桿上分別設置有可沿軸向移動的束桿支架，使得整個裝置可完美嫁接傳統(tǒng)SHPB壓桿的試驗平臺，占用空間相對較小，且安裝維修方便，耗時短，且導軌沿滾輪滾動的摩擦力很小，使得入射束桿和透射束桿的位置移動、調節(jié)都非常方便；
(2)、由于入射束桿與透射束桿之間設置有用于放置待測的大尺寸混凝土試樣的試樣支架，試樣支架的移動方向與束桿支架的移動方向相垂直，使得大尺寸混凝土試樣的安裝、位置調節(jié)都比較方便，且由于試樣支架的平臺上設置有擋板，大尺寸混凝土試樣及平臺隨第二導軌橫向移動，其摩擦力小，將平臺滑動至擋板在實驗加載位置時，可通過將入射束桿、透射束桿與擋板輕微碰撞來達到調節(jié)束桿端面平整的目的，而將大尺寸混凝土試樣橫向移動至實驗加載位置時，可進行大尺寸混凝土試樣的動態(tài)沖擊試驗；
(3)、由于第一滾輪組件的固定座和第二滾輪組件的固定座上均設置有位置調節(jié)機構；可調節(jié)束桿支架和試樣支架的水平位置及高度，使轉接頭、入射束桿、透射束桿和試樣的調節(jié)對準方便快捷，且在同軸度檢測機構的共同作用下，可方便精確地調節(jié)好轉接頭、入射束桿、透射束桿三者的同軸度；
(4)、由于撞擊子彈與入射束桿之間設置有水平的用于將撞擊子彈的小端面轉換成覆蓋住入射束桿端面的大端面的轉接頭，使得入射束桿可全面受力且受力均勻，而且對于大尺寸的轉接頭，加工方便，同時也保證了擊打桿與撞擊圓盤之間的垂直度以及撞擊圓盤與入射束桿端面之間的平行度，保證了實驗原理的實現(xiàn)；
(5)、整個試驗裝置具有良好的實用性、精確性、便捷性、耐用性。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的原理圖；
圖2為本發(fā)明去掉撞擊子彈后的結構示意圖；
圖3為本發(fā)明的束桿支架和試樣支架的結構示意圖；
圖4為本發(fā)明的支撐架的結構示意圖；
圖5為本發(fā)明的第一滾輪組件及其位置調節(jié)機構的結構示意圖；
圖6為本發(fā)明的位置調節(jié)機構的剖視圖； 圖1為本發(fā)明的轉接頭的剖視圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0020]如圖所示，一種臥式SHPB束桿試驗裝置，包括入射束桿1、透射束桿2、撞擊子彈3、子彈發(fā)射裝置4、吸能裝置5和動態(tài)信號采集系統(tǒng)，動態(tài)信號采集系統(tǒng)包括動態(tài)應變儀6和示波器7，入射束桿I由多根方形的入射單桿組成，透射束桿2由多根方形的透射單桿組成，入射單桿的數(shù)量與透射單桿的數(shù)量相等，每對入射單桿和透射單桿組成一對滿足一維應力波條件的霍普金森壓桿，每根入射單桿和每根透射單桿上分別粘貼有應變片8，應變片8與動態(tài)應變