可控硅導(dǎo)通，電容器組中儲存的能量經(jīng)過放電可控硅和子線圈4形成的路電容放電電路釋放出來，從而產(chǎn)生寬度800us、幅值32000A的正弦放電電流，4個(gè)子線圈依次放電使主線圈的放電電流持續(xù)時(shí)間變長。
[0069]放電可控硅導(dǎo)通后，放電電流流經(jīng)主線圈6的每一個(gè)子線圈4，在其周圍形成高強(qiáng)度的脈沖磁場，4個(gè)子線圈依次放電使主線圈的磁場持續(xù)時(shí)間變長。所述磁場的強(qiáng)度沿主線圈6的半徑由內(nèi)向外分布呈高斯分布，即在主線圈半徑的一半處磁場強(qiáng)度最強(qiáng)，由主線圈6半徑的一半處向兩邊呈衰減分布。在加載槍11中，主線圈6與次級線圈7相互貼緊，由于電磁感應(yīng)而在所述次級線圈7中產(chǎn)生渦流，由數(shù)值模擬可知，所述渦流的電流強(qiáng)度隨時(shí)間呈正弦變化，電流周期與主線圈6的放電周期一樣，所述渦流的電流在次級線圈7靠近主線圈6的端面上沿半徑方向呈高斯分布，在半徑的一半處電流最大，幅值為約為3A，在次級線圈I的厚度方向，渦流強(qiáng)度隨著測量平面距主線圈6端面的距離而衰減，在次級線圈7遠(yuǎn)離主線圈的端面上，幾乎沒有渦流產(chǎn)生。所述主線圈6和次級線圈7產(chǎn)生的脈沖磁場方向相反，從而產(chǎn)生極強(qiáng)的電磁斥力；所述電磁斥力在次級線圈7中形成一個(gè)歷時(shí)很短的、強(qiáng)度很高的應(yīng)力脈沖，所述應(yīng)力脈沖經(jīng)過放大器8錐面的反射放大后由放大器的小端輸出，形成脈沖寬度800us，幅值200Mpa的正弦形應(yīng)力脈沖，所述應(yīng)力脈沖經(jīng)過整形后即可作為應(yīng)變率為δΟΟ?Γ1左右的霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn)的加載應(yīng)力波。
[0070]由于是通過4個(gè)電容充電器10分時(shí)對相應(yīng)子線圈放電，在主線圈6中每一時(shí)刻的安匝數(shù)是一個(gè)子線圈的安匝數(shù)，這使得主線圈6的磁場強(qiáng)度變小，但是磁場的持續(xù)時(shí)間卻由于了 4個(gè)子線圈放電時(shí)間的疊加而變長，所以這種方式產(chǎn)生的應(yīng)力波是長脈沖，低幅值的應(yīng)力脈沖，可用于材料的50084左右應(yīng)變率的實(shí)驗(yàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電磁式應(yīng)力波發(fā)生器的主線圈，其特征在于，包括繞線器、導(dǎo)線接頭座、多個(gè)絕緣線圈和多個(gè)子線圈；所述繞線器的圓周表面有環(huán)狀的線圈安裝槽，所述各子線圈和各絕緣線圈依次交替套裝入所述線圈安裝槽內(nèi)，并且最底層為子線圈，最外層為絕緣線圈；在所述繞線器一端端面的一側(cè)開有兩排通孔，分別為正極導(dǎo)線孔和負(fù)極導(dǎo)線孔；所述導(dǎo)線接頭座粘接在所述繞線器有導(dǎo)線孔一端表面，并使該導(dǎo)線接頭座上的兩排導(dǎo)線孔分別與所述繞線器端面的正極導(dǎo)線孔和負(fù)極導(dǎo)線孔一一對應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述電磁式應(yīng)力波發(fā)生器的主線圈，其特征在于，所述的正極導(dǎo)線孔的中心線和負(fù)極導(dǎo)線孔的中心線均與所述繞線器的中心線平行，并使所述的正極導(dǎo)線孔和負(fù)極導(dǎo)線孔均與位于線圈安裝槽內(nèi)的子線圈的表面一一對應(yīng)。
3.如權(quán)利要求1所述電磁式應(yīng)力波發(fā)生器的主線圈，其特征在于，所述各子線圈逐一按要求套裝在所述繞線器圓周表面的線圈安裝槽內(nèi)后，各子線圈端面的正極接頭和負(fù)極接頭分別與導(dǎo)線連接，并且各導(dǎo)線分別穿過繞線器和導(dǎo)線接頭上的導(dǎo)線孔，分別與加載槍的各電容充電器的正極導(dǎo)線接頭和負(fù)極導(dǎo)線接頭連接。
4.如權(quán)利要求3所述電磁式應(yīng)力波發(fā)生器的主線圈，其特征在于，所述各電容充電器分別與鉚接裝置的電源連接；所述各電容充電器中的各電子開關(guān)分別與多路同步觸發(fā)器的各路接頭連接。
5.一種權(quán)利要求1所述電磁式應(yīng)力波發(fā)生器的主線圈的充電/放電的方法，其特征在于，所述的充電/放電的方法包括短脈沖、高幅值應(yīng)力脈沖的主線圈充電/放電和長脈沖、低幅值應(yīng)力脈沖的主線圈充電/放電； I所述短脈沖、高幅值應(yīng)力脈沖的主線圈充電/放電的過程分別是: 所述主線圈充電過程與現(xiàn)有技術(shù)相同； 所述主線圈放電過程是:充電完成后，控制多路同步觸發(fā)器向各電容充電器的電子開關(guān)同時(shí)發(fā)出觸發(fā)信號，使所述各電容充電器的電子開關(guān)按照設(shè)定的時(shí)間接通，使對應(yīng)的放電可控硅導(dǎo)通，儲能電容器中儲存的能量經(jīng)過放電可控硅和子線圈形成的路電容放電電路釋放出來，從而產(chǎn)生時(shí)間周期短400us、幅值35000A的正弦放電電流； 放電可控硅導(dǎo)通后，放電電流流經(jīng)主線圈的每一個(gè)子線圈，在其周圍形成高強(qiáng)度的脈沖磁場，所述磁場的強(qiáng)度沿主線圈的半徑由內(nèi)向外分布呈高斯分布，即在主線圈半徑的一半處磁場強(qiáng)度最強(qiáng)，由主線圈半徑的一半處向兩邊呈衰減分布；在加載槍中，主線圈與次級線圈相互貼緊，由于電磁感應(yīng)而在所述次級線圈中產(chǎn)生渦流，該述渦流的電流強(qiáng)度隨時(shí)間呈正弦變化，電流周期與主線圈的放電周期一樣，所述渦流的電流在次級線圈靠近主線圈的端面上沿半徑方向呈高斯分布，在半徑的一半處電流最大，幅值為為5A，在次級線圈的厚度方向，渦流強(qiáng)度隨著測量平面距主線圈端面的距離而衰減；所述主線圈和次級線圈產(chǎn)生的脈沖磁場方向相反，從而產(chǎn)生極強(qiáng)的電磁斥力；所述電磁斥力在次級線圈中形成一個(gè)歷時(shí)很短的、強(qiáng)度很高的應(yīng)力脈沖，所述應(yīng)力脈沖經(jīng)過放大器錐面的反射放大后由放大器的小端輸出，形成脈沖寬度400us，幅值600Mpa的正弦形應(yīng)力脈沖，所述應(yīng)力脈沖經(jīng)過整形后即可作為應(yīng)變率為3000s—1的霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn)的加載應(yīng)力波； 由于是通過多個(gè)電容充電器同時(shí)對相應(yīng)子線圈放電，在主線圈中的安匝數(shù)是多個(gè)子線圈的安匝數(shù)之和，這使得主線圈的磁場由于多個(gè)子線圈磁場的疊加而增強(qiáng)，而磁場的持續(xù)時(shí)間是一個(gè)子線圈的放電時(shí)間，所以這種方式產(chǎn)生的應(yīng)力波是短脈沖，高幅值的應(yīng)力脈沖，可用于材料的高應(yīng)變率實(shí)驗(yàn)； II所述長脈沖、低幅值應(yīng)力脈沖的主線圈充電/放電的過程分別是: 所述主線圈充電過程與現(xiàn)有技術(shù)相同； 所述主線圈放電過程是:充電完成后，控制多路同步觸發(fā)器向各電容充電器的電子開關(guān)同時(shí)發(fā)出觸發(fā)信號，使所述各電容充電器的電子開關(guān)按照設(shè)定的時(shí)間間隔依次接通，使對應(yīng)的放電可控硅導(dǎo)通，電容器組中儲存的能量經(jīng)過放電可控硅和子線圈形成的放電電路釋放出來，從而產(chǎn)生寬度800US、幅值32000A的正弦放電電流，多個(gè)子線圈依次放電使主線圈的放電電流持續(xù)時(shí)間變長；所述各電容充電器的電子開依次接通的時(shí)間間隔為50?10us ； 放電可控硅導(dǎo)通后，放電電流流經(jīng)主線圈的每一個(gè)子線圈的周圍形成高強(qiáng)度的脈沖磁場，多個(gè)子線圈依次放電使主線圈的磁場持續(xù)時(shí)間變長；所述磁場的強(qiáng)度沿主線圈的半徑由內(nèi)向外分布呈高斯分布；在加載槍中，主線圈與次級線圈相互貼緊，由于電磁感應(yīng)而在所述次級線圈中產(chǎn)生渦流，由數(shù)值模擬可知，所述渦流的電流強(qiáng)度隨時(shí)間呈正弦變化，電流周期與主線圈的放電周期一樣，所述渦流的電流在次級線圈靠近主線圈的端面上沿半徑方向呈高斯分布，在半徑的一半處電流最大，幅值為3A，在次級線圈的厚度方向，禍流強(qiáng)度隨著測量平面距主線圈端面的距離而衰減；所述主線圈和次級線圈產(chǎn)生的脈沖磁場方向相反，從而產(chǎn)生極強(qiáng)的電磁斥力；所述電磁斥力在次級線圈中形成一個(gè)歷時(shí)很短的、強(qiáng)度很高的應(yīng)力脈沖，所述應(yīng)力脈沖經(jīng)過放大器錐面的反射放大后由放大器的小端輸出，形成脈沖寬度800us，幅值200Mpa的正弦形應(yīng)力脈沖，所述應(yīng)力脈沖經(jīng)過整形后即可作為應(yīng)變率為δΟΟ?Γ1左右的霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn)的加載應(yīng)力波； 通過多個(gè)電容充電器分時(shí)對相應(yīng)子線圈放電時(shí)，在主線圈中每一時(shí)刻的安膽數(shù)是一個(gè)子線圈的安匝數(shù)，使得主線圈的磁場強(qiáng)度變小，磁場的持續(xù)時(shí)間由于多個(gè)子線圈放電時(shí)間的疊加而變長，產(chǎn)生長脈沖、低幅值的應(yīng)力波脈沖。
6.如權(quán)利要求5所述電磁式應(yīng)力波發(fā)生器的主線圈的充電/放電的方法，其特征在于，所述短脈沖是指脈沖寬度為100?400US的應(yīng)力波脈沖，所述高幅值是指正弦形應(yīng)力脈沖的幅值為400?1500Mpa ;所述短脈沖、高幅值應(yīng)力脈沖的主線圈充電/放電的過程適于應(yīng)變率大于2000(1的材料實(shí)驗(yàn)； 所述長脈沖是指脈沖寬度為400?100us的應(yīng)力波脈沖，所述低幅值是指正弦形應(yīng)力脈沖的幅值為100?400Mpa ;所述長脈沖低幅值應(yīng)力脈沖的主線圈充電/放電的過程適于應(yīng)變率500s—1的材料實(shí)驗(yàn)。
【專利摘要】一種電磁式應(yīng)力波發(fā)生器的主線圈及充電/放電的方法。電磁式應(yīng)力波發(fā)生器的主線圈包括繞線器、導(dǎo)線接頭座、多個(gè)絕緣線圈和多個(gè)子線圈。繞線器的圓周表面有環(huán)狀的線圈安裝槽，子線圈和各絕緣線圈依次交替套裝入所述線圈安裝槽內(nèi)。在繞線器一端端面的一側(cè)開有正極導(dǎo)線孔和負(fù)極導(dǎo)線孔。線接頭座粘接在所述繞線器有導(dǎo)線孔一端表面，并使該導(dǎo)線接頭座上的兩排導(dǎo)線孔分別與所述繞線器端面的正極導(dǎo)線孔和負(fù)極導(dǎo)線孔一一對應(yīng)。本發(fā)明使電磁式應(yīng)力波發(fā)生器既可以產(chǎn)生短脈沖，高幅值的應(yīng)力波，又可以產(chǎn)生寬脈沖，低幅值的應(yīng)力波。所以本發(fā)明提出的電磁式應(yīng)力波發(fā)生器的主線圈結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)方法可以同時(shí)滿足低應(yīng)變率和高應(yīng)變率的材料實(shí)驗(yàn)。
【IPC分類】G01N3-02
【公開號】CN104677723
【申請?zhí)枴緾N201510051071
【發(fā)明人】李玉龍, 聶海亮, 湯忠斌, 郭偉國
【申請人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年1月30日