一種克服Hopkinson拉桿試驗(yàn)中板條試件與桿件相對滑移的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種克服Hopkinson拉桿試驗(yàn)中板條試件與桿件相對滑移的方法，對入射桿、透射桿、連接螺釘和板條試件進(jìn)行相應(yīng)的加工處理，在入射桿和透射桿上均加工出徑向通槽，在該徑向通槽的底部加工出與該徑向通槽相導(dǎo)通的一徑向通孔，并加工出與徑向通槽相垂直的螺釘安裝孔，在板條試件的兩端分別加工出與螺釘安裝孔相對應(yīng)的連接孔，通過連接螺釘與徑向通槽和板條試件的配合，最終實(shí)現(xiàn)板條試件與連接螺釘之間的無縫隙接觸，同時(shí)結(jié)合第一壓緊部和第二壓緊部與板條試件之間較大的摩擦力，可有效避免板條試件與入射桿和透射桿之間發(fā)生相對滑移，保證試驗(yàn)結(jié)果的有效性，同時(shí)可大幅提高試驗(yàn)效率。
【專利說明】—種克服Hopkinson拉桿試驗(yàn)中板條試件與桿件相對滑移的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種克服Hopkinson拉桿試驗(yàn)中板條試件與桿件相對滑移的方法，用以提聞Hopkinson拉桿試驗(yàn)結(jié)果的有效性，并提聞試驗(yàn)效率。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)外學(xué)者普遍采用分離式Hopkinson拉桿試驗(yàn)裝置研究材料在不同應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)拉伸力學(xué)性能。Hopkinson拉桿試驗(yàn)裝置的拉桿包括圓柱形的入射桿和透射桿，試驗(yàn)時(shí)將拉伸試件的兩端分別與入射桿和透射桿固定連接。Hopkinson拉伸試件通常為圓柱形或板條狀。對于圓柱形Hopkinson拉伸試件，Hopkinson拉桿和試件通過螺紋連接，一般在Hopkinson拉桿的端部預(yù)留有內(nèi)螺紋，在試件的兩端加工有外螺紋，通過試件兩端的外螺紋與Hopkinson拉桿端部的內(nèi)螺紋的配合實(shí)現(xiàn)Hopkinson拉桿和試件的連接。對于板條狀試件與Hopkinson拉桿的連接，目前國內(nèi)主要采用如下形式:在二者之間增加一個(gè)圓柱形夾具，該夾具的一端采用外螺紋和Hopkinson拉桿的內(nèi)螺紋進(jìn)行螺紋連接，另一端采用刻槽并配合螺栓與板條狀試件連接，同時(shí)配合膠粘劑把試件和夾具粘結(jié)在一起。通過增加夾具將板條狀試件和Hopkinson拉桿連接存在一定的缺陷,其表現(xiàn)為:對于夾具和Hopkinson拉桿之間的連接，夾具的外螺紋和拉桿的內(nèi)螺紋連接之后二者之間還存在一定的縫隙，在Hopkinson拉伸試驗(yàn)中，該縫隙會(huì)造成Hopkinson拉桿和夾具之間發(fā)生相對滑移；此外，對于在夾具上設(shè)置刻槽并配合螺栓連接板條狀試件，螺栓和試件的螺栓孔之間以及試件和刻槽面之間不管螺栓是否旋緊都有間隙存在，在Hopkinson拉伸試驗(yàn)中，會(huì)引起試件和夾具之間發(fā)生滑移，且試件的螺栓孔承壓面會(huì)發(fā)生局部不均勻變形，使試件的圓形螺栓孔變成橢圓孔。以上這些相對滑移以及試件螺栓孔的局部不均勻變形，都會(huì)造成試驗(yàn)過程中測量得到的數(shù)據(jù)失真，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。雖然通過在試件和刻槽表面之間涂上粘結(jié)劑把二者粘結(jié)在一起后，可以在一定程度上解決二者之間的相對滑移和試件螺栓孔局部不均勻變形的問題，但是，膠粘劑的涂膠過程較為繁瑣、耗時(shí)，涂膠后膠粘劑的固化也需要一定的時(shí)間，并且再次試驗(yàn)時(shí)需先把刻槽內(nèi)固化的膠粘劑去除，也需耗費(fèi)較長時(shí)間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種克服Hopkinson拉桿試驗(yàn)中板條試件與桿件相對滑移的方法，能夠有效避免板條試件與桿件之間發(fā)生相對滑移，可保證試驗(yàn)結(jié)果的有效性，并且在確保Hopkinson拉桿試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上,可大幅提聞試驗(yàn)效率。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種克服Hopkinson拉桿試驗(yàn)中板條試件與桿件相對滑移的方法，包括以下步驟:
1)準(zhǔn)備圓柱形的外徑相同的入射桿半成品、透射桿半成品和尺寸適宜的板條試件；
2)在入射桿半成品的一端沿其徑向加工出一徑向通槽，并在該徑向通槽的底部加工出與該徑向通槽相導(dǎo)通的一徑向通孔，徑向通孔的孔徑大于徑向通槽的高度，通過徑向通槽和徑向通孔將入射桿半成品的一端部均分為第一壓緊部和第二壓緊部，在入射桿半成品的另一端加工出內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋與Hopkinson拉桿試驗(yàn)裝置上的撞擊塊上的外螺紋相配合；
3)在第一壓緊部的中部加工出與徑向通槽垂直的圓孔，在第二壓緊部的中部加工出與徑向通槽垂直的螺紋孔，圓孔與螺紋孔的中心線重合，圓孔的孔徑大于螺紋孔的孔徑，圓孔與螺紋孔構(gòu)成螺釘安裝孔，螺釘安裝孔用于安裝連接螺釘，即得到入射桿；
4)采用上述步驟I)?步驟3)的方法加工處理透射桿半成品得到透射桿，不同之處在于，在透射桿的端部不必加工出內(nèi)螺紋；
5)根據(jù)需要加工出兩個(gè)步驟2)中所需的連接螺釘，連接螺釘由依次連接設(shè)置的螺釘頭、柱形部、變截面部和螺紋部組成，柱形部的外徑與第一壓緊部上的圓孔的孔徑相同，柱形部與變截面部的長度之和大于第一壓緊部上的圓孔的深度，螺紋部與第二壓緊部上的螺紋孔相適配；
6)在板條試件的兩端各加工出一個(gè)連接孔，連接孔的孔徑與入射桿和透射桿上的螺紋孔的孔徑大小相同；
7)將入射桿和透射桿安裝在Hopkinson拉桿試驗(yàn)裝置上，再將準(zhǔn)備好的板條試件的兩端分別塞入入射桿和透射桿上的徑向通槽內(nèi)，并使板條試件上的兩個(gè)連接孔分別與入射桿和透射桿上的螺釘安裝孔對中，然后分別裝入連接螺釘并旋緊，使入射桿和透射桿上的徑向通槽收縮，同時(shí)連接螺釘上的變截面部穿過板條試件并擠壓板條試件上的連接孔，實(shí)現(xiàn)板條試件與連接螺釘之間的無縫隙接觸。
[0005]作為優(yōu)選，加工得到的入射桿和透射桿中徑向通孔的孔徑大小與徑向通槽的高度大小的比值均為廣5:1，這樣旋緊連接螺釘時(shí)徑向通槽易收縮，并且確保了其適當(dāng)幅度的可收縮范圍，使板條試件厚度較小時(shí)的拉伸試驗(yàn)也可以得以解決。
[0006]作為進(jìn)一步優(yōu)選，加工得到的入射桿和透射桿中徑向通槽的深度大小均為入射桿的直徑大小的2?3倍，可增大板條試件與桿件之間的接觸面積，增大摩擦力，使板條試件與桿件的連接更牢固。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明公開的克服Hopkinson拉桿試驗(yàn)中板條試件與桿件相對滑移的方法，對入射桿、透射桿、連接螺釘和板條試件進(jìn)行相應(yīng)的加工處理，將入射桿、透射桿、板條試件和連接螺釘裝好后，旋緊調(diào)節(jié)連接螺釘時(shí)，入射桿和透射桿上的徑向通槽自其開口向內(nèi)慢慢收縮，使第一壓緊部和第二壓緊部逐漸貼緊板條試件，從而板條試件與桿件之間的摩擦力增大，板條試件可固定連接于桿件；此外，在連接螺釘上設(shè)計(jì)加工過渡的變截面部，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)連接螺釘時(shí)該變截面部可穿過板條試件并擠壓板條試件上的連接孔，使連接孔發(fā)生局部的塑性變形，使板條試件上該發(fā)生塑性變形部位的屈服強(qiáng)度提高，從而使該部分材料在后續(xù)拉伸試驗(yàn)過程中不易發(fā)生局部變形，并保證了試件和螺釘?shù)臒o縫隙接觸。本發(fā)明方法通過連接螺釘與徑向通槽和板條試件的配合，最終實(shí)現(xiàn)板條試件與連接螺釘之間的無縫隙接觸，同時(shí)結(jié)合第一壓緊部和第二壓緊部與板條試件之間較大的摩擦力，可有效避免板條試件與入射桿和透射桿之間發(fā)生相對滑移，保證試驗(yàn)結(jié)果的有效性，同時(shí)可大幅提聞試驗(yàn)效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為實(shí)施例中加工得到的入射桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為實(shí)施例中加工得到的透射桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為實(shí)施例中加工得到的連接螺釘?shù)耐庥^圖；
圖4為實(shí)施例中加工得到的板條試件的外觀圖。

【具體實(shí)施方式】
[0009]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0010]實(shí)施例的克服Hopkinson拉桿試驗(yàn)中板條試件與桿件相對滑移的方法，包括以下步驟:
1)準(zhǔn)備圓柱形的外徑均為Φ19_的入射桿半成品、透射桿半成品和尺寸適宜的板條試件；
2)在入射桿半成品的一端沿其徑向加工出一徑向通槽11，該徑向通槽11的深度為50mm、高度為1.2mm，并在該徑向通槽11的底部加工出與該徑向通槽11相導(dǎo)通的一徑向通孔12，該徑向通孔12的孔徑為Φ3πιπι，通過徑向通槽11和徑向通孔12將入射桿半成品的一端部均分為第一壓緊部14和第二壓緊部15，在入射桿半成品的另一端加工出尺寸為M19*l.5的內(nèi)螺紋18，該內(nèi)螺紋18與Hopkinson拉桿試驗(yàn)裝置(圖中未示出)上的撞擊塊上的外螺紋相配合；
3)在第一壓緊部14的中部加工出與徑向通槽11垂直的圓孔16，該圓孔16的孔徑為Φ8.5_、深度為8.9_，在第二壓緊部15的中部加工出與徑向通槽11垂直的Μ8的螺紋孔17，圓孔16與螺紋孔17的中心線重合，圓孔16與螺紋孔17構(gòu)成螺釘安裝孔13，螺釘安裝孔13用于安裝連接螺釘3，即得到入射桿1，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示；
4)采用上述步驟1Γ步驟3)的方法加工處理透射桿半成品得到透射桿2，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖2，不同之處在于，在透射桿2的端部不必加工出內(nèi)螺紋；
5)根據(jù)需要加工出兩個(gè)步驟2)中所需的連接螺釘3，如圖3所示，連接螺釘3由螺釘頭31、柱形部32、變截面部33和Μ8的螺紋部34組成，柱形部32的外徑為Φ8.5mm，柱形部32的長度為8.5mm，變截面部33的長度為2mm，即得到連接螺釘3，如圖3所示；
6)在板條試件4的兩端各加工出一個(gè)孔徑為Φ8πιπι的連接孔41，如圖4所示；
7)將入射桿I和透射2桿安裝在Hopkinson拉桿試驗(yàn)裝置上，再將準(zhǔn)備好的板條試件4的兩端分別塞入入射桿I和透射桿2上的徑向通槽內(nèi)，并使板條試件4上的兩個(gè)連接孔41分別與入射桿I和透射桿2上的螺釘安裝孔對中，然后分別裝入連接螺釘并旋緊，使入射桿I和透射桿2上的徑向通槽收縮，同時(shí)連接螺釘上的變截面部穿過板條試件4并擠壓板條試件4上的連接孔41，實(shí)現(xiàn)板條試件4與連接螺釘之間的無縫隙接觸，并保證第一壓緊部與板條試件4以及第二壓緊部與板條試件4間有足夠大的摩擦力。
【權(quán)利要求】
1.一種克服Hopkinson拉桿試驗(yàn)中板條試件與桿件相對滑移的方法，其特征在于包括以下步驟: 1)準(zhǔn)備圓柱形的外徑相同的入射桿半成品、透射桿半成品和尺寸適宜的板條試件； 2)在入射桿半成品的一端沿其徑向加工出一徑向通槽，并在該徑向通槽的底部加工出與該徑向通槽相導(dǎo)通的一徑向通孔，徑向通孔的孔徑大于徑向通槽的高度，通過徑向通槽和徑向通孔將入射桿半成品的一端部均分為第一壓緊部和第二壓緊部，在入射桿半成品的另一端加工出內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋與Hopkinson拉桿試驗(yàn)裝置上的撞擊塊上的外螺紋相配合； 3)在第一壓緊部的中部加工出與徑向通槽垂直的圓孔，在第二壓緊部的中部加工出與徑向通槽垂直的螺紋孔，圓孔與螺紋孔的中心線重合，圓孔的孔徑大于螺紋孔的孔徑，圓孔與螺紋孔構(gòu)成螺釘安裝孔，螺釘安裝孔用于安裝連接螺釘，即得到入射桿； 4)采用上述步驟I)?步驟3)的方法加工處理透射桿半成品得到透射桿，不同之處在于，在透射桿的端部不必加工出內(nèi)螺紋； 5)根據(jù)需要加工出兩個(gè)步驟2)中所需的連接螺釘，連接螺釘由依次連接設(shè)置的螺釘頭、柱形部、變截面部和螺紋部組成，柱形部的外徑與第一壓緊部上的圓孔的孔徑相同，柱形部與變截面部的長度之和大于第一壓緊部上的圓孔的深度，螺紋部與第二壓緊部上的螺紋孔相適配； 6)在板條試件的兩端各加工出一個(gè)連接孔，連接孔的孔徑與入射桿和透射桿上的螺紋孔的孔徑大小相同； 7)將入射桿和透射桿安裝在Hopkinson拉桿試驗(yàn)裝置上，再將準(zhǔn)備好的板條試件的兩端分別塞入入射桿和透射桿上的徑向通槽內(nèi)，并使板條試件上的兩個(gè)連接孔分別與入射桿和透射桿上的螺釘安裝孔對中，然后分別裝入連接螺釘并旋緊，使入射桿和透射桿上的徑向通槽收縮，同時(shí)連接螺釘上的變截面部穿過板條試件并擠壓板條試件上的連接孔，實(shí)現(xiàn)板條試件與連接螺釘之間的無縫隙接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的克服Hopkinson拉桿試驗(yàn)中板條試件與桿件相對滑移的方法，其特征在于加工得到的入射桿和透射桿中徑向通孔的孔徑大小與徑向通槽的高度大小的比值均為廣5:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的克服Hopkinson拉桿試驗(yàn)中板條試件與桿件相對滑移的方法，其特征在于加工得到的入射桿和透射桿中徑向通槽的深度大小均為入射桿的直徑大小的2?3倍。
【文檔編號(hào)】G01N3/04GK104266903SQ201410495098
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】王煥然, 馬東方, 馬伯翰, 陳大年 申請人:寧波大學(xué)