專利名稱：小直徑氣動分離式動態(tài)壓縮實驗裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及材料的動態(tài)性能測試裝宣，具體地說涉及一種小直徑氣動分離 式動態(tài)壓縮實驗裝置，屬材料性能測試技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
材料的動態(tài)性能，包括壓縮和拉伸兩種力學性能，分離式霍布金森桿實驗 系統(tǒng)被認為是最常用最有效的研究動態(tài)載荷下的材料力學性能的實驗設備。目 前，其應用領域從最初的金屬測試，已發(fā)展到巖石、陶瓷、混凝土、高聚物、 復合材料等多種材料的動態(tài)性能測試。
人們對材料應變率效應進行研究時，發(fā)現(xiàn)許多金屬材料存在著臨界應變率， 即應變率大于臨界值時，許多金屬材料的流動應力隨著應變率增加而增加的程
度遠大于應變率小于臨界值時的情況，而臨界值一般是處于應變率104S"，因此， 應變率達至1(^S"的分離式霍布金森桿實驗系統(tǒng)引起了人們的關(guān)注。目前，利用 霍布金森桿獲得材料應變率達到104S"的實驗方法有兩種 一是使用氣炮作為動 力源的分離式霍布金森桿實驗系統(tǒng)，二是使用直接撞擊霍布金森桿(DIHPB)實驗 系統(tǒng)。采用上述方法顯然不經(jīng)濟，而且也不易操作。因此，需要發(fā)明一種適合 于小直徑氣動分離式動態(tài)壓縮實驗裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠、運行效率高和實驗成本 低的小直徑氣動分離式動態(tài)壓縮實驗裝置。
其技術(shù)方案是 一種小直徑氣動分離式動態(tài)壓縮實驗裝置，包括由左、右
端蓋和缸體構(gòu)成的氣缸、輸入桿、輸出桿、發(fā)射控制系統(tǒng)、壓桿托架、緩沖吸 收器、撞擊速度測量記錄儀、數(shù)據(jù)記錄處理系統(tǒng)等部分，輸入桿和輸出桿上分
別安裝輸入桿應變片和輸出桿應變片，其特征在于氣缸的缸體內(nèi)由中間透蓋 分隔為左、右兩個發(fā)射氣腔室，中間透蓋的切面呈側(cè)倒的"T"型，其分隔的端
面為與腔室直徑相匹配的圓盤狀，其上開設有由球閥控制的透孔，中間設有氣
管；左端蓋內(nèi)開設的圓孔與端面呈圓盤狀的中間透蓋的氣管端之間安裝有空心 閥桿，閥桿的一端為楔形，與中間透蓋的氣管端相鄰；另一端內(nèi)安裝有塞塊，并置于固定在左端蓋上的后端蓋內(nèi)開設的控制氣腔室內(nèi)；位于閥桿一側(cè)的發(fā)射 氣腔室開設有氣體注入孔;中間透蓋的氣管另一端置于右端蓋內(nèi)開設的圓孔內(nèi)， 并與固定在右端蓋上的法蘭上的氣管抵接；彈管通過螺紋連接在法蘭的氣管內(nèi)。
上述的空心閥桿為由兩截不同直徑的空心桿構(gòu)成變截面的結(jié)構(gòu)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果是本發(fā)明采用兩路常用 的安全高壓氣體充入氣缸，由于在發(fā)射缸內(nèi)設有控制氣腔室和發(fā)射氣腔室， 兩氣室分別通過控制系統(tǒng)與高壓氣瓶相連，來實現(xiàn)對子彈的發(fā)射，并將發(fā) 射氣腔室設為左右兩個氣腔室，故可以根據(jù)發(fā)射子彈的速度要求，注入不 同體積的發(fā)射氣體，當對子彈發(fā)射速度要求較高時，則可通過雙氣腔室以 保證發(fā)射氣體的體積要求，反之，當對子彈發(fā)射速度要求較低時，則可通 過球閥關(guān)閉一個發(fā)射氣腔室，這樣，能夠節(jié)約氣體和注氣時間；同時，將 閥桿設計成空心結(jié)構(gòu)，大大的減輕了閥桿自身的重量，提高了閥桿滑動的 靈活性；通過閥桿變截面的結(jié)構(gòu)設計，.保證了閥桿在兩個氣室內(nèi)受壓的面 積差，改善了閥桿的受力狀況。通過巧妙的氣缸設計和控制系統(tǒng)，方便的實 現(xiàn)了缸內(nèi)氣體壓力和子彈發(fā)射，發(fā)射子彈瞬間為管內(nèi)高壓，裝入子彈時管內(nèi)則 為自然氣壓，安全可靠；小直徑的彈體和輸入桿、輸出桿設計，可以在彈體速 度不高時對試件產(chǎn)生高應變率，而且易于保證試件和波導桿中應力的一維狀態(tài); 氣動控制不僅布局方便、結(jié)構(gòu)簡單，而且制作調(diào)試容易。另外，本發(fā)明的發(fā)身寸 缸結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定可靠，調(diào)試使用方便，制造和維護成本低。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為控制氣缸結(jié)構(gòu)示意圖3是中間透蓋的結(jié)構(gòu)示意圖4是閥桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
如圖1-4所示的一mm小直徑氣動分離式動態(tài)壓縮實驗裝置，包括由左、右 端蓋和缸體構(gòu)成的氣缸、輸入桿、輸出桿、發(fā)射控制系統(tǒng)、托架、緩沖吸收器、 撞擊速度測量記錄儀、數(shù)據(jù)記錄處理系統(tǒng)等部分，輸入桿和輸出桿上分別安裝 輸入桿應變片和輸出桿應變片。氣缸8的缸體內(nèi)由中間透蓋86分隔為左、右兩 個發(fā)射氣腔室813、 814。中間透蓋的切面呈側(cè)倒的"T"型，其分隔的端面為與
4腔室直徑相匹配的圓盤狀861，其上開設有由球閥864控制的透孔862,中間 設有氣管863。左端蓋82內(nèi)開設的圓孔與端面呈圓盤狀的中間透蓋的氣管端之 間安裝有空心閥桿85，閥桿的一端為楔形854，.與中間透蓋86的氣管端相鄰； 另一端內(nèi)安裝有塞塊851，并置于固定在左端蓋上的后端蓋81內(nèi)開設的控制氣 腔室811內(nèi)。位于閥桿一側(cè)的發(fā)射氣腔室開設有氣體注入孔812。中間透蓋的氣 管另一端置于右端蓋87內(nèi)開設的圓孔內(nèi)，并與固定在右端蓋上的法蘭88上的 氣管相通。彈管89通過螺紋連接在法蘭的氣管內(nèi)。
為了改善閥桿的受力狀況，上述的空心閥桿由兩截不同直徑的空心桿構(gòu)成 變截面的結(jié)構(gòu)。兩截空心桿之間有一直徑漸變段853。
為了方便空心閥桿的加工制作，在塞塊的一端開設有中心孔855，在 桿體楔形接觸面端部開設有中心孔856。
氣缸內(nèi)各部分組件之間的組合均設有密封圈，以達到氣密效果。 高壓氣瓶10通過發(fā)射控制系統(tǒng)9分另U與固定在托架上的氣缸8控制氣腔室 811和氣體注入孔812連接。與彈管89相對應的一側(cè)托架上依次連接有子彈測 速器ll、輸入桿5、實驗試件4、輸出桿3、吸收桿2和吸收器1。氣缸、彈管、 輸入桿、實驗試件、輸出桿和吸收桿在同一水平軸線上。
輸入桿5和輸出桿3為實心小直徑的金屬桿，由彈性材料制成。 其工作原理實驗時，首先在彈管89裝入子彈6至底端，然后向控制氣腔 室811內(nèi)注入高壓氣體，高壓氣體的壓力推動閥桿85向右滑動，將閥桿前端的 楔形接觸面與中間透蓋86的氣管端抵接，自動封堵中間透蓋氣管的通道。然后， 通過氣體注入孔812向發(fā)射氣腔室814中注入高壓發(fā)射氣體。子彈發(fā)射時，通 過釋放控制氣腔室內(nèi)的氣體，使閥桿兩端存在壓力差，推動閥桿向左滑動，閥 桿前端的楔形接觸面與中間透蓋的氣管端接觸分離，發(fā)射氣腔室內(nèi)的高壓氣體 則進入中間透蓋的氣管，推動小直徑子彈以一定的速度撞擊小直徑的輸入桿， 在輸入桿內(nèi)產(chǎn)生一個入射脈沖&，當應力脈沖到達試件時，試件在該脈沖作用下 發(fā)生變形，并在輸入桿中產(chǎn)生一個往回的反射脈沖^，在小直徑的輸出桿中產(chǎn) 生一個向前的透射脈沖。。在實驗過程中始終保持彈性，系統(tǒng)的主要假設是一維 應力假設，即試件與波導桿中應力是一維的，只存在軸向應力，這使應力波在 波導桿中的傳播滿足一維彈性應力波理論。根據(jù)波導桿上的記錄信號，可以測 試出試件的動態(tài)力學性能。
權(quán)利要求
1、一種小直徑氣動分離式動態(tài)壓縮實驗裝置，包括由左、右端蓋和缸體構(gòu)成的氣缸、輸入桿、輸出桿、發(fā)射控制系統(tǒng)、壓桿托架、緩沖吸收器、撞擊速度測量記錄儀、數(shù)據(jù)記錄處理系統(tǒng)等部分，輸入桿和輸出桿上分別安裝輸入桿應變片和輸出桿應變片，其特征在于氣缸(8)的缸體內(nèi)由中間透蓋(86)分隔為左、右兩個發(fā)射氣腔室(813、814)；中間透蓋的切面呈側(cè)倒的“T”型，其分隔的端面為與腔室直徑相匹配的圓盤狀(861)，其上開設有由球閥控制的透孔(862)，中間設有氣管(863)；左端蓋(82)內(nèi)開設的圓孔與端面呈圓盤狀的中間透蓋的氣管端之間安裝有空心閥桿(85)，閥桿的一端為楔形(854)，與中間透蓋的氣管端相鄰；另一端內(nèi)安裝有塞塊(851)，并置于固定在左端蓋上的后端蓋(81)內(nèi)開設的控制氣腔室(811)內(nèi)；閥桿一側(cè)的發(fā)射氣腔室開設有氣體注入孔(812)；中間透蓋的氣管另一端置于右端蓋(87)內(nèi)開設的圓孔內(nèi)，并與固定在右端蓋上的法蘭(88)上的氣管相通；彈管(89)通過螺紋連接在法蘭的氣管內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種小直徑氣動分離式動態(tài)壓縮實驗裝置，其特 征在于所述的空心閥桿(85)由兩截不同直徑的空心桿構(gòu)成變截面的結(jié)構(gòu)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種小直徑氣動分離式動態(tài)壓縮實驗裝置，其特 征在于所述的氣缸、彈管、輸入桿、實驗試件、輸出桿和吸收桿在同一水平 軸線上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小直徑氣動分離式動態(tài)壓縮實驗裝置，其特 征在于所述的輸入桿和輸出桿為實心小直徑的金屬桿，由彈性材料制成。
全文摘要
小直徑氣動分離式動態(tài)壓縮實驗裝置，屬材料性能測試技術(shù)領域。其目的是提供一種穩(wěn)定可靠、運行效率高的小直徑氣動分離式動態(tài)壓縮實驗裝置。其技術(shù)要點氣缸的缸體內(nèi)由中間透蓋分隔為左、右兩個發(fā)射氣腔室；中間透蓋的切面呈側(cè)倒的“T”型，其分隔的端面為與腔室直徑相匹配的圓盤狀，其上開設有由球閥控制的透孔，中間設有氣管；左端蓋內(nèi)的圓孔與中間透蓋的氣管端之間安裝空心閥桿，閥桿的一端與中間透蓋的氣管端相鄰；另一端內(nèi)安裝有塞塊，并置于固定在左端蓋上的后端蓋內(nèi)開設的控制氣腔室內(nèi)；閥桿一側(cè)的發(fā)射氣腔室開設有氣體注入孔；中間透蓋的氣管另一端置于右端蓋內(nèi)開設的圓孔內(nèi)，并與固定在右端蓋上的法蘭上的氣管相通；彈管通過螺紋連接在法蘭的氣管內(nèi)。
文檔編號G01N3/12GK101487779SQ20091011621
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月19日
發(fā)明者劉筱玲, 孟祥瑞, 宋順成, 王庭輝, 趙光明 申請人:安徽理工大學