一种模拟流体环境的霍普金森压杆试验系统技术方案

本发明专利技术涉及一种模拟流体环境的霍普金森压杆试验系统及试验方法，所述霍普金森压杆试验系统，包括箱体、流体引入装置、流体放出装置、霍普金森压杆贯通装置一、霍普金森压杆贯通装置二、透射杆、入射杆、测速杆、测速仪及样品固定装置；本发明专利技术能够测定材料样品在流体环境中损伤或破碎的动态力学性质，分析材料样品在流体环境中损坏或破碎的能耗情况，进而还可更换流体介质、调节流体深度和流速，实现不同流体条件下的霍普金森压杆动力学试验。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟流体环境的霍普金森压杆试验系统
本专利技术涉及霍普金森压杆试验
，尤其涉及一种模拟流体环境的霍普金森压杆试验系统。
技术介绍
科研人员可利用多种试验方法分析材料的动态力学性质，其中，霍普金森压杆试验是研究材料动态力学性质的试验方法之一；霍普金森压杆试验的原理是将试样夹持于两个细长弹性杆(入射杆与透射杆)之间，由圆柱形子弹以一定的速度撞击入射杆的另一端，产生压应力脉冲并沿着入射杆向试样方向传播；当应力波传到入射杆与试样的界面时，一部分反射回入射杆，另一部分对试样加载并传向透射杆，通过贴在入射杆与透射杆上的应变片可记录入射脉冲，反射脉冲以及透射脉冲，由一维应力波理论可以确定试样上的应力、变变率、应变随时间的变化，以及应力、应变曲线。霍普金森压杆试验可测定材料在应变率范围为102～104的应力—应变曲线，进而通过电脑、应变仪等设备分析材料样品的能耗情况。分析材料样品在流体环境中的动态力学特性具有重要的研究意义，目前针对基本的霍普金森压杆试验，尚未有将整个材料样品置于流动的流体环境内进行试验的系统，难以完成材料样品在流体中受到流速、深度等影响因素下的霍普金森压杆动力学试验。
技术实现思路
本专利技术提供了一种模拟流体环境的霍普金森压杆试验系统及试验方法，能够测定材料样品在流体环境中损伤或破碎的动态力学性质，分析材料样品在流体环境中损坏或破碎的能耗情况，进而还可更换流体介质、调节流体深度和流速，实现不同流体条件下的霍普金森压杆动力学试验。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种模拟流体环境的霍普金森压杆试验系统，包括箱体、流体引入装置、流体放出装置、霍普金森压杆贯通装置一、霍普金森压杆贯通装置二、透射杆、入射杆、测速杆、测速仪及样品固定装置；所述箱体的底部一侧开设通孔一，流体引入装置中的流体入口管自通孔一伸入箱体内，通孔一处通过密封透盖密封；箱体底部的另一侧开设通孔二，流体放出装置的流体出口管自通孔二伸入箱体内，通孔二处通过密封透盖密封；样品固定装置置于箱体中部，样品置于样品固定装置上；对应样品高度的箱体一侧开设通孔三，霍普金森压杆贯通装置一设钢管一自通孔三伸入箱体内，透射杆穿过钢管一后延伸至样品对应端外侧，通孔三处通过密封透盖密封；对应样品高度的箱体另一侧开设通孔四，霍普金森压杆贯通装置二设钢管二自通孔四伸入箱体内，入射杆穿过钢管二后延伸至样品对应端外侧，通孔四处通过密封透盖密封；透射杆的前端、入射杆的前设均设有应变片，应变片的信号输出端连接计算机；箱体顶部开设通孔五，测速杆悬吊于样品的正上方，测速杆的信号输出电缆穿过通孔五后连接测速仪，通孔五处通过密封透盖密封；对应样品高度的箱体一端开设通孔六，通孔六通过透明端盖封闭，通孔六外侧设高速摄影仪；所述通孔一～通孔五处均通过密封透盖密封。所述流体引入装置由流体入口管以及沿流体流动方向依次设于流体入口管上的流体泵、流体控制开关一和超声波流量计一组成，流体入口管的一端连接流体储槽，流体入口管的另一端穿过对应的密封透盖后伸入箱体内。所述流体放出装置由流体出口管以及沿流体流动方向依次设于流体出口管上的超声波流量计二及流体控制开关二组成，流体出口管的一端连接流体回收槽，流体出口管的另一端穿过对应的密封透盖后伸入箱体内。所述霍普金森压杆贯通装置一由装置台一、钢管一及橡胶圈组成，钢管一的一端穿过对应密封透盖后伸入箱体内；透射杆的一端穿设在装置台一上的通孔中，另一端穿过钢管一后延伸至样品对应端外侧；橡胶圈套设在透射杆外与装置台一的通孔之间；钢管一与透射杆之间充满黄油；所述霍普金森压杆贯通装置二由装置台二、钢管二及橡胶圈组成，钢管二的一端穿过对应密封透盖后伸入箱体内；入射杆的一端穿设在装置台二上的通孔中，另一端穿过钢管二后延伸至样品对应端外侧；橡胶圈套设在入射杆外与装置台二的通孔之间；钢管二与入射杆之间充满黄油。所述箱体由多块透明塑料板通过嵌套结构胶接组成，或由金属板通过焊接组成；箱体侧面沿高向设有标尺。所述流体入口管、流体出口管为橡胶软管或钢管。基于一种所述模拟流体环境的霍普金森压杆试验系统的试验方法，包括如下步骤：1)制作样品，样品呈圆柱状；2)将样品两端抹上黄油后，通过通孔六放入箱体内，并置于样品固定装置的顶部，样品的两端紧贴入射杆和透射杆；3)通过透明端盖将通孔六封闭，打开流体引入装置中的流体控制开关一向箱体内注入流体，箱体内的液面到达设定液位后，打开流体放出装置中的流体控制开关二，通过流体控制开关一、流体控制开关二控制流入箱体与流出箱体的流体流量，保持箱体内样品所处位置的流体深度和流速均为一定值；4)利用高速摄影仪透过透明端盖进行拍摄，记录样品的损坏或破碎过程；5)对样品施加冲击荷载，通过机算机的数据分析单元处理后得到所述样品的应力—应变曲线；6)冲击加载完成后，关闭流体控制开关一，将流体控制开关二调节至最大流量使箱体内的流体全部放出；7)通过通孔六取出样品，分析样品在流体中的损伤或破碎情况，进而分析样品的能耗情况。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术可以获取材料样品基于流体环境中冲击加载的动态力学特性，可更换多种流体介质进行试验，有利于分析不同流体中霍普金森压杆冲击材料样品的动态力学特性，进而分析材料样品损伤或破碎的能耗情况；(2)本专利技术可通过控制箱体内的流体速度和流体深度，达到相同流体介质不同流体条件下冲击加载材料样品的试验条件；(3)本专利技术所述系统的结构简单，制作成本低廉，操作方便。附图说明图1是本专利技术所述一种模拟流体环境的霍普金森压杆试验系统的立体结构示意图。图2是本专利技术所述流体引入装置的结构示意图。图3是本专利技术所述流体放出装置的结构示意图。图4是本专利技术所述霍普金森压杆贯通装置一/霍普金森压杆贯通装置二的结构示意图。图中：1.箱体2.流体引入装置2a.流体泵2b.流体控制开关一2c.超声波流量计一2d.流体入口管3.流体放出装置3a.超声波流量计二3b.流体控制开关二3c.流体出口管4.通孔一5.通孔二6/7/19.密封透盖8.通孔三9.通孔四10.透射杆11.装置台一/装置台二12.霍普金森压杆贯通装置一/霍普金森压杆贯通装置二12a.橡胶圈12b.钢管一/钢管二13.入射杆14.样品固定装置15.样品16.通孔六17.测速杆18.测速仪20.通孔五21.标尺22.黄油具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：如图1所示，本专利技术所述一种模拟流体环境的霍普金森压杆试验系统，包括箱体1、流体引入装置2、流体放出装置3、霍普金森压杆贯通装置一、霍普金森压杆贯通装置二12、透射杆10、入射杆13、测速杆17、测速仪18及样品固定装置14；所述箱体1的底部一侧开设通孔一4，流体引入装置2中的流体入口管2d自通孔一4伸入箱体1内，通孔一4处通过密封透盖6密封；箱体1底部的另一侧开设通孔二5，流体放出装置3的流体出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟流体环境的霍普金森压杆试验系统，其特征在于，包括箱体、流体引入装置、流体放出装置、霍普金森压杆贯通装置一、霍普金森压杆贯通装置二、透射杆、入射杆、测速杆、测速仪及样品固定装置；所述箱体的底部一侧开设通孔一，流体引入装置中的流体入口管自通孔一伸入箱体内，通孔一处通过密封透盖密封；箱体底部的另一侧开设通孔二，流体放出装置的流体出口管自通孔二伸入箱体内，通孔二处通过密封透盖密封；样品固定装置置于箱体中部，样品置于样品固定装置上；对应样品高度的箱体一侧开设通孔三，霍普金森压杆贯通装置一设钢管一自通孔三伸入箱体内，透射杆穿过钢管一后延伸至样品对应端外侧，通孔三处通过密封透盖密封；对应样品高度的箱体另一侧开设通孔四，霍普金森压杆贯通装置二设钢管二自通孔四伸入箱体内，入射杆穿过钢管二后延伸至样品对应端外侧，通孔四处通过密封透盖密封；透射杆的前端、入射杆的前设均设有应变片，应变片的信号输出端连接计算机；箱体顶部开设通孔五，测速杆悬吊于样品的正上方，测速杆的信号输出电缆穿过通孔五后连接测速仪，通孔五处通过密封透盖密封；对应样品高度的箱体一端开设通孔六，通孔六通过透明端盖封闭，通孔六外侧设高速摄影仪；所述通孔一～通孔五处均通过密封透盖密封。/n...

【技术特征摘要】
1.一种模拟流体环境的霍普金森压杆试验系统，其特征在于，包括箱体、流体引入装置、流体放出装置、霍普金森压杆贯通装置一、霍普金森压杆贯通装置二、透射杆、入射杆、测速杆、测速仪及样品固定装置；所述箱体的底部一侧开设通孔一，流体引入装置中的流体入口管自通孔一伸入箱体内，通孔一处通过密封透盖密封；箱体底部的另一侧开设通孔二，流体放出装置的流体出口管自通孔二伸入箱体内，通孔二处通过密封透盖密封；样品固定装置置于箱体中部，样品置于样品固定装置上；对应样品高度的箱体一侧开设通孔三，霍普金森压杆贯通装置一设钢管一自通孔三伸入箱体内，透射杆穿过钢管一后延伸至样品对应端外侧，通孔三处通过密封透盖密封；对应样品高度的箱体另一侧开设通孔四，霍普金森压杆贯通装置二设钢管二自通孔四伸入箱体内，入射杆穿过钢管二后延伸至样品对应端外侧，通孔四处通过密封透盖密封；透射杆的前端、入射杆的前设均设有应变片，应变片的信号输出端连接计算机；箱体顶部开设通孔五，测速杆悬吊于样品的正上方，测速杆的信号输出电缆穿过通孔五后连接测速仪，通孔五处通过密封透盖密封；对应样品高度的箱体一端开设通孔六，通孔六通过透明端盖封闭，通孔六外侧设高速摄影仪；所述通孔一～通孔五处均通过密封透盖密封。


2.根据权利要求1所述的一种模拟流体环境的霍普金森压杆试验系统，其特征在于，所述流体引入装置由流体入口管以及沿流体流动方向依次设于流体入口管上的流体泵、流体控制开关一和超声波流量计一组成，流体入口管的一端连接流体储槽，流体入口管的另一端穿过对应的密封透盖后伸入箱体内。


3.根据权利要求1所述的一种模拟流体环境的霍普金森压杆试验系统，其特征在于，所述流体放出装置由流体出口管以及沿流体流动方向依次设于流体出口管上的超声波流量计二及流体控制开关二组成，流体出口管的一端连接流体回收槽，流体出口管的另一端穿过对应的密封透盖后伸入箱体内。


4.根据权利要求1所述的一种模拟流体环境的霍普金森压杆试验系统，其特征在于，所述霍普...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭连军，包松，宁玉滢，董英健，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21