專利名稱：一種測量散粒材料流動壓力的沖擊試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測量散粒材料流動壓力的沖擊試驗(yàn)裝置，屬于散粒材料流動壓力試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于散粒材料具有重要的工程意義，已經(jīng)得到國內(nèi)外專家學(xué)者的廣泛關(guān)注，并且進(jìn)行了大量的研究，主要分為靜態(tài)和動態(tài)。在靜態(tài)情況下，散粒材料的力學(xué)特性與連續(xù)材料相似，目前的研究大都集中在這個方面。動態(tài)情況因?yàn)樯婕暗經(jīng)_擊荷載而變得復(fù)雜，無法進(jìn)行理論推導(dǎo)，只能采用試驗(yàn)研究和數(shù)值分析相結(jié)合的方法。散粒材料的試驗(yàn)研究主要有兩個難點(diǎn):一是散粒顆粒接觸力的檢測，二是沖擊荷載如何施加到散粒材料。在散粒顆粒接觸力檢測方面，目前常用的接觸式檢測方法主要包括電子天平稱重法和復(fù)寫紙壓痕方法。在沖擊加載方面，現(xiàn)有的沖擊加載試驗(yàn)均針對連續(xù)體，主要有落錘試驗(yàn)、霍普金森桿試 驗(yàn)和射彈試驗(yàn)。電子天平稱重法是利用探針接觸底層顆粒，通過電子天平的讀數(shù)確定顆粒對底層的壓力，平行移動探針可得到底層各個顆粒對底面的壓力大小。雖然電子天平的精度有了很大的提高，但是由測量過程中需要移動裝置位置，底層顆粒會不可避免地與接觸面產(chǎn)生摩擦，從而導(dǎo)致顆粒內(nèi)部力的重新分布，影響試驗(yàn)結(jié)果。復(fù)寫紙壓痕法是在顆粒底層與支撐面之間分別鋪上顯色靈敏的復(fù)寫紙和白紙，在外力作用下，底層顆粒通過擠壓復(fù)寫紙，而在白紙上形成大小不同和顏色深淺不一的壓痕，通過標(biāo)定可以確定接觸形變和法向力大小。但是由于復(fù)寫紙的靈敏度有限，當(dāng)顆粒受力較小時很難在白紙上留下清晰地痕跡，因此僅在顆粒體系受較大外力作用的情況下，該方法才能測量接觸力。另外，在散粒材料體系流動與破壞過程中，利用上述兩種方法，無法測量顆粒體系底部某個區(qū)域應(yīng)力變化情況。落錘試驗(yàn)起源較早，但由于它低成本、易操作等優(yōu)點(diǎn)沿用至今，但該設(shè)備所產(chǎn)生的沖擊能與落錘體積成正比，在產(chǎn)生較大沖擊能時，需要很大體積的落錘，使試驗(yàn)變得極其復(fù)雜?；羝战鹕瓧U試驗(yàn)主要針對巖石等試件,能夠提供較大沖擊能,并且試驗(yàn)的可行性較好。射彈試驗(yàn)的起步較晚,主要利用分子量級的氣體驅(qū)動,但該試驗(yàn)成本較高,并且試驗(yàn)人員需要具備一定的理論基礎(chǔ)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型專利是為了解決上述現(xiàn)有測量方法和沖擊加載方式存在的技術(shù)問題，提供一種能夠檢測散粒材料體系在沖擊荷載作用下整體的應(yīng)力與位移變化情況以及散粒材料底部某一區(qū)域應(yīng)力變化情況的試驗(yàn)裝置。本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是:一種測量散粒材料流動壓力的沖擊試驗(yàn)裝置，包括試驗(yàn)臺和發(fā)射高速子彈的發(fā)射架，所述發(fā)射架設(shè)置于試驗(yàn)臺上，且所述試驗(yàn)臺上設(shè)置有一鋼制無底無蓋圓柱形桶的夾具，所述夾具上半部分內(nèi)壁直徑大于下半部分內(nèi)壁直徑，且在夾具下半部分對稱設(shè)有兩個夾具通孔，所述夾具內(nèi)部下方設(shè)置有鋼制圓柱體的下承壓板，所述下承壓板直徑方向?qū)ΨQ設(shè)有兩個圓柱形的下承壓板通孔，所述下承壓板通孔與試驗(yàn)臺之間設(shè)置有壓力傳感器，所述壓力傳感器的導(dǎo)線通過夾具通孔牽出，且所述下承壓板通孔內(nèi)各設(shè)置一個沿下承壓板通孔滑動的壓塊，同時所述壓塊穿過下承壓板通孔插入壓力傳感器內(nèi)；所述夾具內(nèi)部上方設(shè)置有上承壓板，且所述上承壓板與發(fā)射架的發(fā)射孔相對設(shè)置，同時所述上承壓板與發(fā)射孔之間設(shè)置有平行光源和測速器。優(yōu)選的:所述壓塊由上下兩個鋼制圓柱體組成，上半部分圓柱體直徑略小于下承壓板通孔直徑，下半部分圓柱體直徑略小于壓力傳感器插槽直徑。本實(shí)用新型的一種測量散粒材料流動壓力的沖擊試驗(yàn)裝置，相比現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果:使用時，首先將夾具放在試驗(yàn)臺中心，下承壓板固定在夾具內(nèi)，壓力傳感器正對下承壓板的通孔，置于下承壓板下方，壓力傳感器的數(shù)據(jù)線通過夾具的通孔導(dǎo)出，連接到外部數(shù)據(jù)接收設(shè)備。然后將壓塊上半部分放入下承壓板的通孔內(nèi)，下半部分插入壓力傳感器插槽。將散粒材料倒入夾具，將上承壓板平穩(wěn)地放在散粒材料上。最后將發(fā)射架放在試驗(yàn)臺的中間，安置平行光源和測速器，發(fā)射高速子彈，對上承壓板施加沖擊荷載，記錄壓力傳感器數(shù)據(jù)。試驗(yàn)結(jié)束后，取出上承壓板，對破碎后的散粒材料進(jìn)行篩分，以得到尺寸分布情況，因此裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易操作，并且可重復(fù)使用，突破了現(xiàn)有試驗(yàn)裝置的局限性，將沖擊荷載加載到散粒材料上，并準(zhǔn)確測量散粒材料在流動與破壞過程中，材料整體的應(yīng)力與位移變化情況以及散粒材料底部某一區(qū)域應(yīng)力變化情況。

圖1是本實(shí)用新型測量散粒材料流動壓力的沖擊試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中夾具的 放大示意圖；圖3是圖1中上承壓板放大示意圖；圖4是圖1中下承壓板放大示意圖；圖5是圖1中是壓塊放大示意圖；其中:1為試驗(yàn)臺，2為發(fā)射架,3為夾具,4為下承壓板,5為上承壓板,6為壓塊,7為壓力傳感器，8為通孔，9為測速器，10為平行光源，11為高速子彈。
具體實(shí)施方式
附圖非限制性地公開了本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，以下將結(jié)合附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例本實(shí)施例的一種測量散粒材料流動壓力的沖擊試驗(yàn)裝置如圖1所示，包括試驗(yàn)臺和發(fā)射高速子彈的發(fā)射架，所述發(fā)射架設(shè)置于試驗(yàn)臺上，試驗(yàn)臺與發(fā)射架的均采用鋼制作，因此具有很大的強(qiáng)度，能夠承受常規(guī)的沖擊荷載。且所述試驗(yàn)臺上設(shè)置有一鋼制無底無蓋圓柱形桶的夾具，所述夾具上半部分內(nèi)壁直徑大于下半部分內(nèi)壁直徑，且在夾具下半部分對稱設(shè)有兩個夾具通孔，所述夾具內(nèi)部下方設(shè)置有鋼制圓柱體的下承壓板，所述下承壓板直徑方向?qū)ΨQ設(shè)有兩個圓柱形的下承壓板通孔，所述下承壓板通孔與試驗(yàn)臺之間設(shè)置有壓力傳感器，所述壓力傳感器的導(dǎo)線通過夾具通孔牽出，且所述下承壓板通孔內(nèi)各設(shè)置一個沿下承壓板通孔滑動的壓塊，同時所述壓塊穿過下承壓板通孔插入壓力傳感器內(nèi)；所述夾具內(nèi)部上方設(shè)置有上承壓板，且所述上承壓板與發(fā)射架的發(fā)射孔相對設(shè)置，同時所述上承壓板與發(fā)射孔之間設(shè)置有平行光源和測速器。所述壓塊由上下兩個鋼制圓柱體組成，上半部分圓柱體直徑略小于下承壓板通孔直徑,下半部分圓柱體直徑略小于壓力傳感器插槽直徑。如圖2所示，夾具的示意圖，用來盛放散粒材料，夾具為一鋼制無底無蓋圓柱形桶，上半部分內(nèi)壁直徑大于下半部分內(nèi)壁直徑，在下半部分對稱設(shè)有兩個通孔。如圖3所示，為上承壓板的示意圖，上承壓板由上下兩部分組成，均為鋼制圓柱體，直徑略小于夾具上半部分內(nèi)壁直徑。如圖4所示，為下承壓板的示意圖，下承壓板為一鋼制圓柱體，在承壓板直徑方向?qū)ΨQ設(shè)有兩個圓柱形通孔，如圖4所示，為壓塊的示意圖，壓塊由上下兩個鋼制圓柱體組成，上半部分圓柱體直徑略小于下承壓板通孔直徑，下半部分圓柱體直徑略小于壓力傳感器插槽直徑。組裝使用時，首先將夾具放在試驗(yàn)臺中心，下承壓板固定在夾具內(nèi)，壓力傳感器正對下承壓板的通孔，置于下承壓板下方，壓力傳感器的數(shù)據(jù)線通過夾具的通孔導(dǎo)出，連接到外部數(shù)據(jù)接收設(shè)備。然后將壓塊上半部分放入下承壓板的通孔內(nèi)，下半部分插入壓力傳感器插槽。將散粒材料倒入夾具，將上承壓板平穩(wěn)地放在散粒材料上。最后將發(fā)射架放在試驗(yàn)臺的中間，安置平行光源和測速器，發(fā)射高速子彈，對上承壓板施加沖擊荷載，記錄壓力傳感器數(shù)據(jù)。試驗(yàn)結(jié)束后，取出上承壓板，對破碎后的散粒材料進(jìn)行篩分，以得到尺寸分布情況。上面結(jié)合附圖所·描述的本發(fā)明優(yōu)選具體實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式，而不是作為對前述發(fā)明目的和所附權(quán)利要求內(nèi)容和范圍的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發(fā)明技術(shù)和權(quán)利保護(hù)范疇。
權(quán)利要求1.一種測量散粒材料流動壓力的沖擊試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括試驗(yàn)臺和發(fā)射高速子彈的發(fā)射架，所述發(fā)射架設(shè)置于試驗(yàn)臺上，且所述試驗(yàn)臺上設(shè)置有一鋼制無底無蓋圓柱形桶的夾具，所述夾具上半部分內(nèi)壁直徑大于下半部分內(nèi)壁直徑，且在夾具下半部分對稱設(shè)有兩個夾具通孔，所述夾具內(nèi)部下方設(shè)置有鋼制圓柱體的下承壓板，所述下承壓板直徑方向?qū)ΨQ設(shè)有兩個圓柱形的下承壓板通孔，所述下承壓板通孔與試驗(yàn)臺之間設(shè)置有壓力傳感器，所述壓力傳感器的導(dǎo)線通過夾具通孔牽出，且所述下承壓板通孔內(nèi)各設(shè)置一個沿下承壓板通孔滑動的壓塊，同時所述壓塊穿過下承壓板通孔插入壓力傳感器內(nèi)；所述夾具內(nèi)部上方設(shè)置有上承壓板，且所述上承壓板與發(fā)射架的發(fā)射孔相對設(shè)置，同時所述上承壓板與發(fā)射孔之間設(shè)置有平行光源和測速器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述測量散粒材料流動壓力的沖擊試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述壓塊由上下兩個鋼制圓柱體組成，上半部分圓柱體直徑略小于下承壓板通孔直徑，下半部分圓柱體直徑略小于 壓力傳感器插槽直徑。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種測量散粒材料流動壓力的沖擊試驗(yàn)裝置，包括試驗(yàn)臺和發(fā)射高速子彈的發(fā)射架，且所述試驗(yàn)臺上設(shè)置有夾具，所述夾具下半部分對稱設(shè)有兩個夾具通孔，所述夾具內(nèi)部下方設(shè)置有下承壓板，所述下承壓板直徑方向?qū)ΨQ設(shè)有下承壓板通孔，所述下承壓板通孔與試驗(yàn)臺之間設(shè)置有壓力傳感器，且所述下承壓板通孔內(nèi)各設(shè)置由壓塊，同時所述壓塊插入壓力傳感器內(nèi)；所述夾具內(nèi)部上方設(shè)置有上承壓板，所述上承壓板與發(fā)射孔之間設(shè)置有平行光源和測速器。本實(shí)用新型不僅能夠檢測散粒材料體系在沖擊荷載作用下整體的應(yīng)力與位移變化情況以及散粒材料底部某一區(qū)域應(yīng)力變化情況，而且裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易操作，并且可重復(fù)使用。
文檔編號G01L5/00GK203101223SQ20132007185
公開日2013年7月31日 申請日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月7日
發(fā)明者王眾, 劉軍 申請人:河海大學(xué)