一種霍普金森桿低溫實驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于霍普金森桿實驗裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種霍普金森桿低溫實驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]分離式霍普金森桿(Split Hopkinson Bar，簡稱SHPB)沖擊試驗系統(tǒng)由于其眾多的優(yōu)點在沖擊動力學(xué)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，它的巧妙之處在于把波傳播效應(yīng)和材料應(yīng)變率效應(yīng)進行解耦，能準確測得試件材料的應(yīng)變率效應(yīng)。由于SHPB實驗裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、測量方法精巧、加載波形容易控制等優(yōu)點；同時，SHPB實驗方法所涉及的應(yīng)變率范圍也是人們所關(guān)心的，也是一般工程材料流動應(yīng)力應(yīng)變率敏感性變化比較劇烈的范圍。因此，現(xiàn)在SHPB己經(jīng)成為一種測試材料動態(tài)力學(xué)性能最常用最有效的實驗設(shè)備，特別針對于研宄材料在高應(yīng)變率下動態(tài)力學(xué)響應(yīng)。
[0003]工程材料在北方寒冷天氣(_40°C )、高空(_60°C )、外太空(_150°C )等各種低溫環(huán)境中得到應(yīng)用，在這些極端的溫度條件下，材料不可避免的受到?jīng)_擊載荷的作用，所以對試樣低溫高應(yīng)變率性能測試就有著非常重要的工程和科研意義。試樣在低溫和常溫低應(yīng)變率下的力學(xué)性能不同，為了同樣可以采用分離式霍普金森桿進行材料動態(tài)力學(xué)性能研宄，應(yīng)必須設(shè)計一個低溫裝置，可以快速準確的讓試樣處在實驗規(guī)定的低溫環(huán)境中，減少溫度環(huán)境對試驗設(shè)備的影響，從而測量出不同低溫條件下材料的動態(tài)力學(xué)性能。同時，在實驗過程中，還要實現(xiàn)采用類似高速攝像機或肉眼，記錄和觀察試樣的動態(tài)變形行為的功能。
[0004]公告號為CN201548466U的專利公開了一種低溫霍普金森壓桿試驗可控恒溫試驗裝置，該裝置包括輸入和輸出桿以及具有隔熱保濕層的箱體，箱體底部安裝有底架，可通過底架底部的調(diào)平螺栓和轉(zhuǎn)向輪調(diào)節(jié)箱體到合適的位置，但該裝置采用冷凝器-蒸發(fā)器制冷，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高；制冷溫度范圍有限，只適用于凍土等溫度較低材料進行的實驗；該裝置只是適合配合霍普金森壓桿使用，不適用于霍普金森拉桿使用。
[0005]公告號為CN102798573B的專利公開了一種深冷環(huán)境材料力學(xué)性能檢測試驗裝置，該裝置可以做到室溫到液氮溫度的材料準靜態(tài)拉伸/壓縮實驗，但是該裝置只適合材料實驗機使用，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
[0006]公開號為CN104655502A的專利申請公開了一種用于霍普金森的低溫實驗裝置，該實驗裝置結(jié)構(gòu)龐大，實驗組件和成本高，安裝工序復(fù)雜，需要專門考慮和排出制冷系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝水，需要進行化學(xué)藥品配比實現(xiàn)低溫要求，無形增加難度，而且實驗低溫范圍低，在實驗過程中無法實現(xiàn)對試樣動態(tài)行為的光學(xué)記錄和觀測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有用于霍普金森桿的實驗裝置存在適用范圍窄、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高和操作不方便的技術(shù)問題，提供一種霍普金森桿低溫實驗裝置。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0009]一種霍普金森桿低溫實驗裝置，包括氮氣發(fā)生裝置、保溫實驗裝置和氮氣導(dǎo)管，所述氮氣導(dǎo)管的一端穿過氮氣發(fā)生裝置密封塞且使其端口位于氮氣發(fā)生裝置液氮罐內(nèi)液氮的上方，氮氣導(dǎo)管的另一端穿過保溫實驗裝置保溫殼體的氮氣導(dǎo)管進口使其端口位于保溫殼體的內(nèi)腔中。
[0010]所述霍普金森桿低溫實驗裝置還包括第二電熱絲，第二電熱絲設(shè)在氮氣導(dǎo)管的管腔內(nèi)且使第二電熱絲位于氮氣導(dǎo)管靠近氮氣發(fā)生裝置的一端。
[0011]所述氮氣導(dǎo)管為變截面的不導(dǎo)電軟管，其橫截面大的一端與氮氣發(fā)生裝置連接，橫截面小的一端與保溫實驗裝置連接。
[0012]所述氮氣導(dǎo)管的外壁設(shè)有保溫層。
[0013]所述氮氣發(fā)生裝置包括液氮罐、第一電熱絲和密封塞，所述密封塞設(shè)在液氮罐的罐口上，第一電熱絲穿過密封塞設(shè)在液氮罐中。
[0014]所述保溫實驗裝置包括保溫殼體、入射桿、透射桿和兩個固定環(huán)，所述保溫殼體的左右兩側(cè)分別設(shè)有固定環(huán)接口，在保溫殼體的前板面設(shè)有觀測窗口，在保溫殼體的后板面設(shè)有氮氣導(dǎo)管進口，在保溫殼體的頂板上設(shè)有蓋子，透射桿的右端穿過保溫殼體左側(cè)的固定環(huán)接口并伸入保溫殼體的內(nèi)腔，且通過第一個固定環(huán)固定于保溫殼體上，入射桿的左端穿過保溫殼體右側(cè)的固定環(huán)接口并伸入保溫殼體的內(nèi)腔，且通過第二個固定環(huán)固定于保溫殼體上，透射桿的右端與入射桿的左端之間用以夾持試驗樣品。
[0015]所述保溫實驗裝置還包括熱電偶，熱電偶設(shè)在保溫殼體內(nèi)且使熱電偶位于氮氣導(dǎo)管的端口處。
[0016]所述固定環(huán)的內(nèi)徑大于入射桿和透射桿的直徑以便氮氣排出。
[0017]所述觀測窗口由雙層玻璃組成，內(nèi)層為光學(xué)玻璃，外層為電熱玻璃。
[0018]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0019]I)本發(fā)明固定環(huán)的內(nèi)徑與入射桿和透射桿的直徑相匹配，不同型號的入射桿和透射桿對應(yīng)不同型號的固定環(huán)，固定環(huán)與入射桿、透射桿之間留有3?5_的縫隙以便氮氣排出，可以適應(yīng)不同桿徑的霍普金森拉桿/壓桿的使用，既能有效降溫，也能持久保溫，故通用性好，應(yīng)用面廣；
[0020]2)本發(fā)明采用氮氣發(fā)生裝置，促使實驗溫度范圍廣(常溫?_175°C)，較常見的酒精-液氮混合液(常溫?_117°C )、酒精-干冰混合液(常溫?-78V )有很大的提高；
[0021]3)本發(fā)明采用電熱絲，通過控制電熱絲功率，能有效做到連續(xù)降溫，重復(fù)降溫，而不會對試樣產(chǎn)生溫度沖擊或不均勻降溫；
[0022]4)本發(fā)明的觀測窗口采用雙層玻璃，能有效對實驗過程實施觀察或光學(xué)記錄，而不會產(chǎn)生霜霧影響圖像質(zhì)量；
[0023]5)本發(fā)明設(shè)有熱電偶，使得溫度控制精確，操作方便，且結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明氮氣發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3是本發(fā)明保溫實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4是圖3的左視圖；
[0028]圖5是圖3的右視圖；
[0029]圖6是拆掉固定環(huán)的保溫裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0030]如圖1?6所示，本實施例