專利名稱：具有預(yù)加載的微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及動(dòng)態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn)力學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種具有預(yù)加載的微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在許多情況下，如汽車的顛簸撞擊、航天器的發(fā)射等，材料或結(jié)構(gòu)常受到動(dòng)態(tài)載荷，尤其是沖擊載荷下的力學(xué)響應(yīng)是材料的重要力學(xué)性能參數(shù)。分離式的霍普金森桿(Hopkinson)動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)可成功的測(cè)試材料的動(dòng)態(tài)壓縮及拉伸性能，材料在兩種相反的高應(yīng)變率載荷作用下的力學(xué)性能對(duì)于材料的應(yīng)用有著重要的意義，同時(shí)微型試件的動(dòng)態(tài)性能測(cè)試也正成為新的需求。但是，通常分離式的動(dòng)態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)和拉伸實(shí)驗(yàn)均需在不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)備上進(jìn)行，當(dāng)需要某一種材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，往往需要分別進(jìn)行動(dòng)態(tài)壓縮和動(dòng)態(tài)拉伸兩種實(shí)驗(yàn)，較為不便。目前拉壓一體的霍普金森動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試都在壓縮桿的基礎(chǔ)上單方向增加拉伸的裝置實(shí)現(xiàn)拉壓一體，中國(guó)專利(公開號(hào):CN101666724A)公開了一種通過雙向發(fā)射氣體炮驅(qū)動(dòng)子彈向右或向左加速實(shí)現(xiàn)了兩種加載方式的轉(zhuǎn)換的實(shí)驗(yàn)裝置，但該裝置無法實(shí)現(xiàn)拉伸和壓縮實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行，該裝置子彈的驅(qū)動(dòng)方式主要是通過氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的形式，且需分別設(shè)計(jì)向左發(fā)射的軌道和向右發(fā)射的軌道，裝置的體積龐大，成本比較昂貴，且發(fā)射部分獨(dú)立與桿件系統(tǒng)，需占用較大的空間放置，亦沒有實(shí)現(xiàn)裝置的集約化。專利申請(qǐng)?zhí)?201220500760.5實(shí)用新型公開了一種拉壓一體化的霍普金森桿裝置，該裝置采用磁阻式電磁線圈發(fā)射器，實(shí)現(xiàn)了拉伸實(shí)驗(yàn)與壓縮實(shí)驗(yàn)裝置的一體化，但該裝置對(duì)于拉伸實(shí)驗(yàn)和壓縮實(shí)驗(yàn)分別采用了兩套磁阻式電磁線圈發(fā)射器，未能體現(xiàn)電磁驅(qū)動(dòng)可以雙向發(fā)射的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)該系·統(tǒng)采用了兩套拉伸桿及子彈，裝置較復(fù)雜，亦沒有體現(xiàn)出裝置的便利性。目前對(duì)于材料的動(dòng)態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)，尤其是薄膜和纖維材料試件(Jaeyoung Lim, JamesQj Zheng, Karl Masters, Weinong W.Chen.Effects of gage length, loading rates, anddamage on the strength of PPTA fibers,International Journal of ImpactEngineering, 38(2011)219-227)，由于材料的剛度低，試件夾持時(shí)常呈松弛狀態(tài)，當(dāng)應(yīng)力波在傳播到呈松弛狀態(tài)的試件時(shí)，其遵循的一維應(yīng)力波的傳播規(guī)律會(huì)受到嚴(yán)重影響，對(duì)基于一維應(yīng)力波傳播的霍普金森桿實(shí)驗(yàn)會(huì)造成很大的實(shí)驗(yàn)誤差。但目前對(duì)已公開的裝置中尚未對(duì)此問題進(jìn)行很好解決。因此，如何解決目前材料動(dòng)態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)(尤其是薄膜和纖維材料)中對(duì)于應(yīng)力波傳播的影響便成為亟待解決的問題。同時(shí)如何有效的將動(dòng)態(tài)拉伸和壓縮實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有效的整合，提高裝置的實(shí)驗(yàn)便利化以及降低裝置的空間占有率成為提高實(shí)驗(yàn)效率的一個(gè)重要的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種具有預(yù)加載的微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，以解決目前材料動(dòng)態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)(尤其是薄膜和纖維材料)中對(duì)于應(yīng)力波傳播的影響問題，以及無法有效的將動(dòng)態(tài)拉伸和壓縮實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有效的整合等問題。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型公開了一種具有預(yù)加載的微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:包括:工作臺(tái)、精密升降架、磁阻式線圈發(fā)射器、預(yù)加載組件、空氣軸承、壓縮透射桿、拉壓共用的變截面撞擊桿、微力傳感器和帶有缺口的圓筒狀子彈；所述磁阻式線圈發(fā)射器和預(yù)加載組件由精密升降架與所述工作臺(tái)固定連接，所述壓縮透射桿和所述拉壓共用的變截面撞擊桿由所述空氣軸承無摩擦的支撐于所述工作臺(tái)上，所述空氣軸承通過所述精密升降架固定安裝在所述工作臺(tái)上；所述壓縮透射桿和預(yù)加載組件分別布置在所述拉壓共用的變截面撞擊桿的兩側(cè)；所述磁阻式線圈發(fā)射器的出口端與所述拉壓共用的變截面撞擊桿的截面改變處相平行，所述微力傳感器固定在所述固定桿上的靠近所述拉壓共用的變截面撞擊桿的一端; 所述帶有缺口的圓筒狀子彈分別與所述拉壓共用的變截面撞擊桿以及所述磁阻式線圈發(fā)射器同軸，且位于所述拉壓共用的變截面撞擊桿與磁阻式線圈發(fā)射器之間，所述帶有缺口的圓筒狀子彈發(fā)射時(shí)靠磁力懸浮無摩擦地套在所述拉壓共用的變截面撞擊桿上。進(jìn)一步地，其中:所述拉壓共用的變截面撞擊桿是由大截面桿和小截面桿組成的一體桿件，所述微型動(dòng)態(tài)拉 壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)時(shí)，所述拉壓共用的變截面撞擊桿的大橫截面一端通過壓縮試件與所述壓縮透射桿相連，所述帶有缺口的圓筒狀子彈發(fā)射時(shí)撞擊在所述拉壓共用的變截面撞擊桿的截面改變處，使大截面桿一端傳遞壓縮入射波。進(jìn)一步地,其中:所述拉壓共用的變截面撞擊桿是由大截面桿和小截面桿組成的一體桿件，所述微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，所述拉壓共用的變截面撞擊桿的小橫截面一端通過拉伸試件直接與所述微力傳感器相連，所述帶有缺口的圓筒狀子彈發(fā)射時(shí)撞擊在所述拉壓共用的變截面撞擊桿的截面改變處，使小截面桿一端傳遞拉伸入射波。進(jìn)一步地，其中:所述拉壓共用的變截面撞擊桿是由大截面桿和小截面桿組成的一體桿件，所述微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在進(jìn)行拉壓同時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)，所述拉壓共用的變截面撞擊桿的大橫截面一端通過壓縮試件與所述壓縮透射桿相連，同時(shí)所述拉壓共用的變截面撞擊桿的小橫截面一端通過拉伸試件與所述微力傳感器相連，所述帶有缺口的圓筒狀子彈發(fā)射時(shí)撞擊在所述拉壓共用的變截面撞擊桿的截面改變處，使大截面桿一端傳遞壓縮入射波，同時(shí)使小截面桿一端傳遞拉伸入射波。進(jìn)一步地，其中:所述預(yù)加載組件，進(jìn)一步包括:超聲電機(jī)定子、驅(qū)動(dòng)控制器以及旋轉(zhuǎn)式超聲電機(jī)，其中，所述旋轉(zhuǎn)式超聲電機(jī)，與所述驅(qū)動(dòng)控制器、超聲電機(jī)定子以及微力傳感器相連接，用于在預(yù)加載過程中調(diào)節(jié)所述微力傳感器的位置和所述拉伸試件的預(yù)載狀態(tài)；[0024]所述驅(qū)動(dòng)控制器，與所述旋轉(zhuǎn)式超聲電機(jī)相連接，用于控制所述旋轉(zhuǎn)式超聲電機(jī)的移動(dòng)距離；所述超聲電機(jī)定子，與所述旋轉(zhuǎn)式超聲電機(jī)和固定桿相連接，用于帶動(dòng)所述固定桿和微力傳感器移動(dòng)。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)及突出技術(shù)效果:第一、本實(shí)用新型所述具有預(yù)加載微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，采用拉壓共用的變截面撞擊桿一個(gè)桿件代替了傳統(tǒng)Kolsky拉伸實(shí)驗(yàn)的拉伸入射桿及凸臺(tái)和Hopkinson壓縮入射桿，實(shí)現(xiàn)一桿多用，通過拉壓共用的變截面撞擊桿在動(dòng)態(tài)拉伸和動(dòng)態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)中的不同作用進(jìn)一步促進(jìn)了動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置的模塊化和便利化，實(shí)現(xiàn)了壓縮以及拉伸實(shí)驗(yàn)的集成，使裝置可以在兩種加載形式下方便的轉(zhuǎn)換。第二、本實(shí)用新型所述具有預(yù)加載的微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，有效的利用了磁阻式電磁發(fā)射的特點(diǎn)，將磁阻式線圈發(fā)射器置于拉壓共用的變截面撞擊桿中小橫截面桿的一側(cè)，通過帶有缺口的圓筒狀子彈撞擊拉壓共用的變截面撞擊桿的截面改變處在小橫截面桿中得到了反射拉伸應(yīng)力波同時(shí)在大橫截面桿中得到透射的壓縮應(yīng)力波，實(shí)現(xiàn)了 Hopkinson壓縮應(yīng)力波和Kolsky拉伸應(yīng)力波的分離，首次實(shí)現(xiàn)一次單向發(fā)射可同時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)壓縮和動(dòng)態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)，極大的提高了裝置結(jié)構(gòu)的效率化。第三、本實(shí)用新型所述具有預(yù)加載的微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用了預(yù)加載組件，降低了剛度低的材料(如薄膜和纖維材料)在夾持時(shí)其呈松弛狀態(tài)對(duì)于應(yīng)力波傳播影響，使所述微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí) 驗(yàn)系統(tǒng)可以基于一維應(yīng)力波的傳播理論，很好的提高了實(shí)驗(yàn)信號(hào)的可靠性，同時(shí)減小了應(yīng)力波傳播過程中二維及三維彌散效應(yīng)方面的影響，保證了動(dòng)態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)中對(duì)于材料的完全動(dòng)態(tài)加載，從而有效解決了目前薄膜和纖維材料在動(dòng)態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)中應(yīng)力波傳播的問題。第四、本實(shí)用新型所述具有預(yù)加載的微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，具有小型化的特點(diǎn)，是針對(duì)微小型試件尤其是薄膜和纖維材料試件的沖擊加載實(shí)驗(yàn)而設(shè)計(jì)的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單方便，成本低廉，設(shè)計(jì)巧妙。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例所述的具有預(yù)加載的微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖。圖2是圖1中所述的具有預(yù)加載的微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中預(yù)加載組件15的具體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1-工作臺(tái)；2-空氣軸承；3_壓縮透射桿；4_拉壓共用的變截面撞擊桿；5-應(yīng)變片；6_帶有缺口的圓筒狀子彈；7_磁阻式線圈發(fā)射器；8_微力傳感器；9-固定桿；10-信號(hào)放大器；11-信號(hào)采集器；12-超聲電機(jī)定子；13-驅(qū)動(dòng)控制器；14-旋轉(zhuǎn)式超聲電機(jī)；15_預(yù)加載組件；16_壓縮試件；17_拉伸試件；18_精密升降架；19_微力測(cè)試系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的目的是提供一種具有預(yù)加載的微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，利用預(yù)加載系統(tǒng)和微力采集系統(tǒng)消除了實(shí)驗(yàn)中試件的松弛對(duì)于應(yīng)力波傳播的影響，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于薄膜及纖維材料試件中基于一維應(yīng)力波理論的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)研究。同時(shí)本實(shí)用新型巧妙采用了拉壓共用的變截面撞擊桿代替?zhèn)鹘y(tǒng)Kolsky拉伸實(shí)驗(yàn)的拉伸入射桿及凸臺(tái)和Hopkinson壓縮入射桿，實(shí)現(xiàn)一桿多用，實(shí)現(xiàn)了一次單向發(fā)射可同時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)。如圖1所示，為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種具有預(yù)加載的微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖，所述的預(yù)加載微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要包括:壓縮透射桿3、拉壓共用的變截面撞擊桿4、微力測(cè)量組件19、應(yīng)變片5、磁阻式線圈發(fā)射器7以及預(yù)加載組件15 ;圖2為本實(shí)用新型提供的預(yù)加載組件15的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖，其中所述的壓縮透射桿3與所述拉壓共用的變截面撞擊桿4通過無摩擦的空氣軸承2支撐于工作臺(tái)I上，所述的壓縮透射桿的中部，拉壓共用的變截面撞擊桿大橫截面桿中部，小橫截面桿的中部粘貼應(yīng)變片5，用于采集實(shí)驗(yàn)中壓縮透射桿和拉壓共用的變截面撞擊桿中的應(yīng)變信號(hào)，所述拉壓共用的變截面撞擊桿的變截面位置放置磁阻式線圈發(fā)射器7，所述的磁阻式線圈發(fā)射器通過精密升降架18固定于工作臺(tái)上，所述的磁阻式線圈發(fā)射器出口端與拉壓共用的變截面撞擊桿的截面改變處相平行，磁阻式線圈發(fā)射器中放置帶有缺口的圓筒狀子彈6，所述帶有缺口的圓筒狀子彈與拉壓共用的變截面撞擊桿和磁阻式線圈發(fā)射器同軸，發(fā)射時(shí)通過磁懸浮無摩擦的套于拉壓共用的變截面撞擊桿與磁阻式線圈發(fā)射器之間，所述帶有缺口的圓筒狀子彈在實(shí)驗(yàn)中通過磁阻式線圈發(fā)射器加速并撞擊拉壓共用的變截面撞擊桿的截面改變處產(chǎn)生應(yīng)力波，該應(yīng)力波在拉壓共用的變截面撞擊桿的截面改變處經(jīng)反射和透射后產(chǎn)生分離，分別在拉壓共用的變截面撞擊桿的大橫截面桿中產(chǎn)生壓縮入射波，在小橫截面桿中產(chǎn)生拉伸入射波，從而大橫截面桿與壓縮透射桿實(shí)現(xiàn)Hopkinson壓縮實(shí)驗(yàn)，小橫截面桿與為微力傳感器8、預(yù)加載組件15實(shí)現(xiàn)Kolsky拉伸實(shí)驗(yàn),帶有缺口的圓筒狀子彈的缺口設(shè)計(jì)用于消除其在磁阻式線圈發(fā)射器中加速時(shí)所產(chǎn)生的渦流減速力的影響，所述的微力測(cè)量組件19放置于所述拉壓共用的變截面撞擊桿的小橫截面桿的末端，用于采集動(dòng)態(tài)拉伸時(shí)的力學(xué)數(shù)據(jù)，包括微力傳感器8、信號(hào)放大器10和信號(hào)采集器11，所述的微力傳感器固定于固定桿9上，與所述的信號(hào)放大器相連接，所述信號(hào)放大器與信號(hào)采集器相連接，所述的固定桿通過精密升降架18固定于工作臺(tái)上，所述的固定桿的末端與預(yù)加載組件的超聲電機(jī)定子12相連，所述的預(yù)加載組件包括固定于微力傳感器固定桿末端的超聲電機(jī)定子12、與所述超聲電機(jī)定子相連的旋轉(zhuǎn)式超聲電機(jī)14以及與旋轉(zhuǎn)式超聲電機(jī)相連的驅(qū)動(dòng)控制器13，用于在實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)微力傳感器的位置和拉伸試件的預(yù)加載狀態(tài)。
下面為采用本實(shí)用新型實(shí)施例所述的具有預(yù)加載的動(dòng)態(tài)微型拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的具體應(yīng)用實(shí)施例:在進(jìn)行霍普金森拉伸實(shí)驗(yàn)前，首先需要啟動(dòng)所述預(yù)加載組件進(jìn)行預(yù)加載操作，具體步驟為:步驟一，首先將待測(cè)拉伸試件17固定在所述拉壓共用的變截面撞擊桿與微力采集組件之間，所述待測(cè)試件呈松弛狀態(tài)；步驟二，調(diào)高所述旋轉(zhuǎn)式超聲電機(jī)14的轉(zhuǎn)速，使所述固定桿9帶動(dòng)微力傳感器進(jìn)行快速移動(dòng)，對(duì)所述微力傳感器的位置進(jìn)行粗調(diào)，并當(dāng)所述待測(cè)試件處于即將拉緊狀態(tài)前停止粗調(diào)動(dòng)作；步驟三，降低所述旋轉(zhuǎn)式超聲電機(jī)的轉(zhuǎn)速使微力傳感器進(jìn)行緩慢的移動(dòng)，以此對(duì)所述微力采集組件的位置進(jìn)行微調(diào)，直至所述微力采集組件出現(xiàn)預(yù)載力學(xué)信號(hào)，完成預(yù)載。[0042]預(yù)加載完成后，當(dāng)進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，具體操作如下:首先，通過磁阻式線圈發(fā)射器將所述帶有缺口的圓筒狀子彈朝所述拉壓共用的變截面撞擊桿的大橫截面方向發(fā)射出去，所述帶有缺口的圓筒狀子彈撞擊所述拉壓共用的變截面撞擊桿的截面改變處在所述拉壓共用的變截面撞擊桿的小橫截面桿中產(chǎn)生拉伸應(yīng)力波，該拉伸應(yīng)力波傳播至所述待測(cè)試件中時(shí)，所述微力傳感器記錄應(yīng)力波在所述待測(cè)試件中產(chǎn)生的拉伸力，得到力學(xué)數(shù)據(jù)；同時(shí)，對(duì)拉壓共用的變截面撞擊桿的小橫截面桿中部粘貼的應(yīng)變片中的應(yīng)變信號(hào)進(jìn)行記錄并得到應(yīng)變數(shù)據(jù)，從而得到應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)完成對(duì)所述待測(cè)試件的動(dòng)態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)。當(dāng)進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)時(shí)，具體操作如下:首先，將所述待測(cè)壓縮試件16放置于所述拉壓共用的變截面撞擊桿與壓縮透射桿之間；然后，通過磁阻式線圈發(fā)射器將所述帶有缺口的圓筒狀子彈朝所述拉壓共用的變截面撞擊桿的大橫截面方向發(fā)射出去(與拉伸實(shí)驗(yàn)發(fā)射方向相同)，所述帶有缺口的圓筒狀子彈撞擊拉壓共用的變截面撞擊桿的截面改變處在大橫截面桿中產(chǎn)生壓縮波，并傳播至所述待測(cè)試件中對(duì)試件實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)壓縮；之后，所述應(yīng)變片記錄所述拉壓共用的變截面撞擊桿的大橫截面桿和壓縮透射桿中的應(yīng)變信號(hào)，通過一維應(yīng)力波理論得到應(yīng)變及應(yīng)力數(shù)據(jù)，從而完對(duì)所述待測(cè)試件的動(dòng)態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)。當(dāng)進(jìn)行拉壓同時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)，具體操作如下:首先，將待測(cè)拉伸試件固定在所述拉壓共用的變截面撞擊桿與微力采集組件之間進(jìn)行預(yù)加載操作。其次，預(yù)加載完成后固定拉壓共用的變截面撞擊桿的位置，通過移動(dòng)壓縮透射桿將壓縮試件放置于拉壓共用的變截面撞擊桿和壓縮透射桿之間。然后，通過磁阻式線圈發(fā)射器將所述帶有缺口的圓筒狀子彈朝所述拉壓共用的變截面撞擊桿的大橫截面方向發(fā)射出去，帶有缺口的圓筒狀子彈通過磁阻式線圈發(fā)射器加速并撞擊拉壓共用的變截面撞擊桿的截面改變處產(chǎn)生應(yīng)力波，該應(yīng)力波在拉壓共用的變截面撞擊桿的變截面處經(jīng)反射和透射后產(chǎn)生分離，分別在拉壓共用的變截面撞擊桿的大橫截面桿中產(chǎn)生壓縮入射波，在小橫截面桿中產(chǎn)生拉伸入射波，該壓縮應(yīng)力波傳播至所述壓縮待測(cè)試件中實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)，所述應(yīng)變片記錄所述拉壓共用的變截面撞擊桿的大橫截面桿和壓縮透射桿中的應(yīng)變信號(hào)，通過一維應(yīng)力波理論得到應(yīng)變及應(yīng)力數(shù)據(jù)，從而完對(duì)所述待測(cè)試件的動(dòng)態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)；同時(shí)該拉伸應(yīng)力波傳播至所述待測(cè)試件中時(shí)，所述微力傳感器記錄應(yīng)力波在所述待測(cè)試件中產(chǎn)生的拉伸力，得到力學(xué)數(shù)據(jù)，拉壓共用的變截面撞擊桿的小橫截面桿中部粘貼的應(yīng)變片中的應(yīng)變信號(hào)進(jìn)行記錄并得到應(yīng)變數(shù)據(jù)，從而得到應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)完成對(duì)所述待測(cè)試件的動(dòng)態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)；關(guān)于磁阻式線圈發(fā)射器的原理在實(shí)用新型專利(申請(qǐng)?zhí)?201220500760.5)中已經(jīng)公開，本處不再贅述。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本實(shí)用新型的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本實(shí)用新型可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本 實(shí)用新型可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲(chǔ)器、CD-ROM、光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。上述說明示出并描述了本實(shí)用新型的若干優(yōu)選實(shí)施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述實(shí)用新型構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍，則都應(yīng)在本實(shí)用新型所附權(quán)利要求 的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種具有預(yù)加載的微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:包括:工作臺(tái)、精密升降架、磁阻式線圈發(fā)射器、預(yù)加載組件、空氣軸承、壓縮透射桿、拉壓共用的變截面撞擊桿、微力傳感器和帶有缺口的圓筒狀子彈； 所述磁阻式線圈發(fā)射器和預(yù)加載組件由精密升降架與所述工作臺(tái)固定連接，所述壓縮透射桿和所述拉壓共用的變截面撞擊桿由所述空氣軸承無摩擦的支撐于所述工作臺(tái)上，所述空氣軸承通過所述精密升降架固定安裝在所述工作臺(tái)上； 所述壓縮透射桿和預(yù)加載組件分別布置在所述拉壓共用的變截面撞擊桿的兩側(cè)； 所述磁阻式線圈發(fā)射器的出口端與所述拉壓共用的變截面撞擊桿的截面改變處相平行， 所述微力傳感器固定在所述固定桿上的靠近所述拉壓共用的變截面撞擊桿的一端；所述帶有缺口的圓筒狀子彈分別與所述拉壓共用的變截面撞擊桿以及所述磁阻式線圈發(fā)射器同軸，且位于所述拉壓共用的變截面撞擊桿與磁阻式線圈發(fā)射器之間，所述帶有缺口的圓筒狀子彈發(fā)射時(shí)靠磁力懸浮無摩擦地套在所述拉壓共用的變截面撞擊桿上。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種具有預(yù)加載的微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于: 所述拉壓共用的變截面撞擊桿是由大截面桿和小截面桿組成的一體桿件， 所述微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)時(shí)，所述拉壓共用的變截面撞擊桿的大橫截面一端通過壓縮試件與所述壓縮透射桿相連，所述帶有缺口的圓筒狀子彈發(fā)射時(shí)撞擊在所述拉壓共用的變截面撞擊桿的截面改變處，使大截面桿一端傳遞壓縮入射波。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種具有預(yù)加載的微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于: 所述拉壓共用的變截面撞擊桿是由大截面桿和小截面桿組成的一體桿件， 所述微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)·系統(tǒng)在進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，所述拉壓共用的變截面撞擊桿的小橫截面一端通過拉伸試件直接與所述微力傳感器相連，所述帶有缺口的圓筒狀子彈發(fā)射時(shí)撞擊在所述拉壓共用的變截面撞擊桿的截面改變處，使小截面桿一端傳遞拉伸入射波。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種具有預(yù)加載的微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于: 所述拉壓共用的變截面撞擊桿是由大截面桿和小截面桿組成的一體桿件， 所述微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在進(jìn)行拉壓同時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)，所述拉壓共用的變截面撞擊桿的大橫截面一端通過壓縮試件與所述壓縮透射桿相連，同時(shí)所述拉壓共用的變截面撞擊桿的小橫截面一端通過拉伸試件與所述微力傳感器相連，所述帶有缺口的圓筒狀子彈發(fā)射時(shí)撞擊在所述拉壓共用的變截面撞擊桿的截面改變處，使大截面桿一端傳遞壓縮入射波，同時(shí)使小截面桿一端傳遞拉伸入射波。
5.按照權(quán)利要求1至4中任一所述的一種具有預(yù)加載的微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于: 所述預(yù)加載組件，進(jìn)一步包括:超聲電機(jī)定子、驅(qū)動(dòng)控制器以及旋轉(zhuǎn)式超聲電機(jī)，其中，所述旋轉(zhuǎn)式超聲電機(jī)，與所述驅(qū)動(dòng)控制器、超聲電機(jī)定子以及微力傳感器相連接，用于在預(yù)加載過程中調(diào)節(jié)所述微力傳感器的位置和所述拉伸試件的預(yù)載狀態(tài)； 所述驅(qū)動(dòng)控制器，與所述旋轉(zhuǎn)式超聲電機(jī)相連接，用于控制所述旋轉(zhuǎn)式超聲電機(jī)的移動(dòng)距離； 所述超聲電機(jī)定子，與所述旋轉(zhuǎn)式超聲電機(jī)和固定桿相連接，用于帶動(dòng)所述固定桿和微力傳感器移動(dòng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種具有預(yù)加載的微型動(dòng)態(tài)拉壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，涉及一種可對(duì)薄膜或纖維等材料的動(dòng)態(tài)拉伸以及對(duì)炸藥單晶體等小的塊體試件的動(dòng)態(tài)壓縮的微型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。屬于動(dòng)態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn)力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型將改進(jìn)的Hopkinson壓桿裝置與微型Kolsky拉桿裝置通過一個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)的拉壓共用的變截面撞擊桿巧妙的結(jié)合在一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上。通過設(shè)計(jì)的預(yù)加載裝置可將待測(cè)的薄膜或纖維材料試件在實(shí)驗(yàn)前預(yù)先拉緊，降低了實(shí)驗(yàn)中應(yīng)力波一維傳播中的誤差。只用一套磁阻式線圈發(fā)射器結(jié)合圓筒狀彈丸發(fā)射裝置、簡(jiǎn)便的兩桿件系統(tǒng)和預(yù)加載裝置，即可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)拉伸和動(dòng)態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)。本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)緊湊、使用便捷，適于微小型試件的動(dòng)態(tài)拉壓力學(xué)性能研究。
文檔編號(hào)G01N3/36GK203148798SQ20132018653
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月15日
發(fā)明者劉戰(zhàn)偉, 于琦, 陳喜民 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)