專利名稱：高速冷打模擬實驗的實驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及關于材料的力學特性研究的實驗中涉及的一種高速冷打模擬實驗的
實驗裝置。
背景技術：
高速冷打成形是高速局部動態沖擊加載條件下的金屬塑性變形，成形過程包含著熱、力、能量、速度等多場強耦合效應，導致金屬材料在成形過程中的物理力學行為與傳統的塑性成形的物理力學行為必定存在差異。為了深入研究高速冷打的成形機理，就要先獲得材料在高應變率條件下的力學特性。目前被最廣泛使用來測試材料在高應變率下力學特性的實驗裝置是分離式霍普金森壓桿(Split Hopkinson Pressure Bar,簡稱SHPB),
它可以測試材料在IO2 _104S_3應變率范圍內的應力-應變曲線。例如在申請號為
200620031882.9的中國實用新型專利的公開說明書中公開了一種大直徑分離式霍普金森壓桿，該裝置通過其氣動裝置的炮口排放的高壓氣體來推動撞擊桿，而撞擊桿通過入射桿將撞擊傳遞到被測試樣上，然后再通過透射桿將撞擊效果傳遞到阻尼機構上，在整個撞擊過程中，被測材料試樣的變形效果通過超動態應變儀在入射桿和透射桿上測量到的數據判斷，但是由于在測試過程中，被測材料試樣處于入射桿和透射桿之間的封閉管道中，因此實驗人員無法對試樣的變形過程進行觀測和記錄。

發明內容
本發明提供了一種高速冷打模擬實驗的實驗裝置，旨在解決現有技術對被測材料試樣的測試過程中，被測材料試樣的變形過程無法觀測和記錄的問題。本發明的冷打模擬實驗的實驗裝置的技術方案如下
一種高速冷打模擬實驗的實驗裝置，包括氣動裝置及與氣動裝置的炮口連通的發射管，發射管內裝設有沿發射管的長度方向與發射管導向配合的撞擊桿，所述發射管的出口處設置有用于固定被測材料試樣的夾具體，所述夾具體具有用于使被測材料試樣與發射管的出口對齊的裝夾端，所述夾具體與發射管的出口之間具有使撞擊桿伸出發射管后撞擊被測材料試樣的間隙，所述間隙小于撞擊桿的長度而使撞擊桿在撞擊時的后端仍處于發射管內；所述實驗裝置還包括用于拍攝被測材料試樣變形過程的高速攝像儀和/或紅外熱像儀。所述發射管于遠離所述炮口的一端的周壁上開設有貫通發射管周壁的用于泄放氣體的卸載槽。所述發射管的內壁上設置有沿發射管的長度方向延伸的用于使所述撞擊桿撞擊到被測材料試樣待檢測處的導向槽或導向鍵。本發明通過先將被測材料試樣固定氣動裝置一側設置的發射管的出口處，然后通過氣動裝置的炮口噴射出的聞壓氣體推動發射管內的撞擊桿撞擊被測材料試樣，同時，通過高速攝像儀和/或紅外熱像儀對被測試樣的變形過程進行記錄，由于該實驗方法/實驗裝置在裝夾被測材料試樣時，采用了開放式裝夾的方式，從而使得被測材料試樣的變形過程能夠被高速攝像儀和/或紅外熱像儀記錄下來，進而解決了現有技術對被測材料試樣的測試過程中，被測材料試樣的變形過程無法觀測和記錄的問題。


圖I是本發明的實施例的結構示意 圖2是圖I中氣動裝置的結構示意 圖3是圖I中發射管部分的結構示意圖。
具體實施例方式本發明的冷打模擬實驗的實驗裝置的實施例該實驗裝置主要由氣動裝置I、發射管2、夾具體8、高速攝像儀6和紅外熱像儀5構成，該氣動裝置I具有用于排放高壓氣體的炮口 101，氣動裝置I于炮口 101設置處設置有與炮口 101連通的發射管2，該發射管2內裝設有沿發射管2的長度方向與發射管2導向配合的撞擊桿4。發射管3出口處設置有用于固定被測試樣7的夾具體8，夾具體8與發射管2的出口之間具有在撞擊桿4能夠撞擊到被測材料試樣7時撞擊桿4不脫尚發射管2的間隙。其中，氣動裝置I主要由裝置殼體111、滑閥缸112和滑閥體113構成，其中，筒狀的滑閥缸112的一端設置有用于封上其開口的封堵板，另一端于滑閥缸112的空腔內設置有能夠從滑閥缸112的開口伸出的滑閥體113，滑閥體113沿滑閥缸112的長度方向與滑閥缸112導向配合，且在滑閥缸112上的封堵板上設置有與滑閥缸112的內腔連通氣體管道；筒狀的裝置殼體111套設在滑閥缸112外側，且在裝置殼體111的兩端分別設置有用于封上其開口的封堵板，而滑閥缸112和滑閥體113就處于裝置殼體111和封堵板圍成的空間內，而炮口 101就處于裝置殼體一端的封堵板上，另一端的封堵板上開設有供氣體管道穿過的開口。并且，在裝置殼體111與滑閥缸112之間具有用于供高壓氣體流通的空間，裝置殼體111通過其內壁與滑閥缸112的外周之間設置的連接結構與滑閥缸112固定連接，該連接結構上開設有使連接結構兩側的裝置殼體111的空腔連通的通道，裝置殼體111于通道遠離所述炮口的一側的周壁上開設有連通裝置殼體111內腔的氣體通道，氣體通道通過裝置殼體111的空腔與炮口 101連通。另外，在發射管2于遠離炮口 101的一端的周壁上開設有貫通發射管2周壁的卸載槽201，當撞擊桿4從發射管2的內壁開設卸載槽201的位置通過以后，高壓氣體能夠從卸載槽201中排出，從而使得下一個工作循環時，高壓氣體不會滯留在氣動裝置I中。在工作時，高壓壓縮氣體通過操作臺的相應閥門進入滑閥缸112的氣室，推動滑閥體113運動迅速并關閉炮口 101。在滑閥體113的頭部關閉炮口 101后，通過裝置殼體111的周壁上開設的氣體通道向裝置殼體111和滑閥缸112之間的空間充高壓氣體。當該空間內的氣體充至所要求的試驗壓力時，切斷氣源，迅速排放滑閥缸112氣室的氣體，使得滑閥體113的頭部從炮口 101脫離，也就是使得炮口 101打開，使得裝置殼體111和滑閥缸112之間的空間內的高壓氣體通過炮口 101快速流入發射管2，推動發射管2內的撞擊桿4運動。當撞擊桿4從發射管2開設卸載槽201的位置通過時，高壓氣體從卸載槽201排出，而撞擊桿4繼續運動直至撞擊被測材料試樣7。在撞擊桿4撞擊被測材料試樣7時,實驗人員通過高速攝像儀6和紅外熱像儀5記錄下被測材料試樣7的變形過程，整個冷打模擬實驗到此結束。在上述實施例中，實驗人員通過高速攝像儀和紅外熱像儀記錄被測材料試樣的變形過程，在其他實施例中，實驗人員也可以通過高速攝像儀和紅外熱像儀中的一個記錄被測材料試樣的變形過程。在上述實施例中，發射管的內壁為光滑曲面，在其他實施例中，發射管的內壁上也可以設置沿發射管的長度方向延伸的用于使撞擊桿撞擊到被測材料試樣待檢測處的導向槽或導向鍵，使得撞擊桿在發射管內的運動具有更好的方向性。在上述實施例中，氣動裝置與現有技術中分離式霍普金森壓桿裝置中的氣動裝置 的分別較大，在其他實施例中，該氣動裝置也可以采用分離式霍普金森壓桿裝置中的常用氣動裝置，該氣動裝置的具體結構在申請號為200620031882.9的中國實用新型專利的公開說明書中已經具體說明，再次不再詳述。
權利要求
1.ー種高速冷打模擬實驗的實驗裝置，包括氣動裝置及與氣動裝置的炮ロ連通的發射管，發射管內裝設有沿發射管的長度方向與發射管導向配合的撞擊桿，其特征在干所述發射管的出口處設置有用于固定被測材料試樣的夾具體，所述夾具體具有用于使被測材料試樣與發射管的出口對齊的裝夾端，所述夾具體與發射管的出口之間具有使撞擊桿伸出發射管后撞擊被測材料試樣的間隙，所述間隙小于撞擊桿的長度而使撞擊桿在撞擊時的后端仍處于發射管內；所述實驗裝置還包括用于拍攝被測材料試樣變形過程的高速攝像儀和/或紅外熱像儀。
2.根據權利要求I所述的實驗裝置，其特征在于所述發射管于遠離所述炮ロ的一端的周壁上開設有貫通發射管周壁的用于泄放氣體的卸載槽。
3.根據權利要求I所述的實驗裝置，其特征在于所述發射管的內壁上設置有沿發射管的長度方向延伸的用于使所述撞擊桿撞擊到被測材料試樣待檢測處的導向槽或導向鍵。
全文摘要
本發明涉及一種高速冷打模擬實驗的實驗裝置，該實驗裝置通過先將被測材料試樣固定氣動裝置一側設置的發射管的出口處，然后通過氣動裝置的炮口噴射出的高壓氣體推動發射管內的撞擊桿撞擊被測材料試樣，同時，通過高速攝像儀和/或紅外熱像儀對被測試樣的變形過程進行記錄，由于該實驗裝置在裝夾被測材料試樣時，采用了開放式裝夾的方式，從而使得被測材料試樣的變形過程能夠被高速攝像儀和/或紅外熱像儀記錄下來，進而解決了現有技術對被測材料試樣的測試過程中，被測材料試樣的變形過程無法觀測和記錄的問題。
文檔編號G01N3/307GK102680336SQ20111040074
公開日2012年9月19日 申請日期2011年12月6日 優先權日2011年12月6日
發明者崔鳳奎, 張豐收, 徐紅玉, 朱文娟, 李春梅, 楊建璽, 王曉強, 薛進學, 郭超, 高樂 申請人:河南科技大學