本發(fā)明屬于含能材料實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種防止爆炸氣體對物體產(chǎn)生反沖作用的防反沖裝置，特別涉及一種適用于霍普金森桿試驗(yàn)的防入射桿反沖裝置。

背景技術(shù)：

含能材料在發(fā)射、侵徹等等武器正常使用時，需要承受高速率的動態(tài)載荷，在這些過程當(dāng)中，含能材料的響應(yīng)首先表現(xiàn)為力學(xué)響應(yīng)，進(jìn)而可能影響其起爆性質(zhì)和爆轟性能。隨著現(xiàn)代高性能武器系統(tǒng)的發(fā)展，對提高含能材料在各種條件下安全性的要求日益迫切，含能材料的動態(tài)力學(xué)性能研究也越來越受到重視。

霍普金森桿試驗(yàn)可實(shí)測材料在10²～10⁴應(yīng)變率范圍的應(yīng)力－應(yīng)變曲線，是研究材料動態(tài)力學(xué)性能最基本的實(shí)驗(yàn)方法之一?；羝战鹕瓧U試驗(yàn)中，當(dāng)壓縮氣體驅(qū)動子彈以一定速度撞擊入射桿時，產(chǎn)生入射脈沖載荷，試樣在其加載作用下高速變形，與此同時，分別向入射桿和透射桿傳播反射脈沖和透射脈沖，通過粘貼在導(dǎo)桿上的應(yīng)變片采集脈沖信號，進(jìn)而計(jì)算試樣的力學(xué)性能。傳統(tǒng)霍普金森試驗(yàn)時，只需在透射桿尾部加設(shè)回收系統(tǒng)，用于降低沖擊作用對透射桿的損傷；然而，當(dāng)采用霍普金森桿開展含能材料力學(xué)性能研究時，由于含能材料的特殊性，其在沖擊作用下極易發(fā)生爆炸，此時，高溫、高壓的爆炸氣體產(chǎn)物不僅對透射桿沿其運(yùn)動方向產(chǎn)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊力，同時，沿入射桿運(yùn)動方向的反向產(chǎn)生很強(qiáng)烈的沖擊力，該反沖力作用于入射桿后，使得入射桿獲得很高的反向運(yùn)動速度，極易導(dǎo)致入射桿彎曲變形，甚至對整個加載系統(tǒng)造成破壞。覃金貴在博士論文“PBX炸藥非沖擊點(diǎn)火機(jī)制實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬研究”(國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2014年10月)一文中報道了一種防止入射桿反沖的緩沖結(jié)構(gòu)，該緩沖結(jié)構(gòu)由橡膠、泡沫組成，安裝于入射桿上緊貼支撐的左側(cè)，用于吸收反向沖擊能量，但該緩沖結(jié)構(gòu)作用時間短，緩沖時作用力大，使得入射桿易發(fā)生反彈，進(jìn)而發(fā)生二次破壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，本發(fā)明提供一種霍普金森桿試驗(yàn)用防入射桿反沖裝置，能夠在不影響入射桿使用功能的情況下，延長緩沖作用時間，降低緩沖作用力，有效防止含能材料樣品發(fā)生爆炸產(chǎn)生的反沖力對入射桿及加載系統(tǒng)的破壞。

本發(fā)明提供的一種霍普金森桿試驗(yàn)用防入射桿反沖裝置，包括阻擋體、蠟狀填充物、擋塊、壓環(huán)，其特征在于還包括支架、入射桿，其中，所述阻擋體為內(nèi)部帶有環(huán)形凸臺的變徑圓筒體，沿阻擋體內(nèi)凸臺的周向均布有變徑通孔，該變徑通孔的孔徑沿遠(yuǎn)離擋塊方向逐漸均勻減??；阻擋體內(nèi)孔直徑較小的一端朝向擋塊，并填充有蠟狀填充物，蠟狀填充物與擋塊緊密接觸，阻擋體內(nèi)孔直徑較大的一端緊貼支架，所述支架為帶有圓形通孔的T型鋼制結(jié)構(gòu)，支架固定于實(shí)驗(yàn)平臺，支架上的圓形通孔用于霍普金森試驗(yàn)時入射桿的定位；阻擋體內(nèi)部凸臺處的內(nèi)徑與入射桿的外徑相等且兩者H9/g8間隙配合；所述擋塊為沿外圓周帶有若干臺階的圓筒體，擋塊4外徑較小的一端與蠟狀填充物緊密接觸，擋塊中心通孔直徑與入射桿的外徑相等且兩者H9/g8間隙配合，擋塊外徑較大的一端與壓環(huán)連接；所述壓環(huán)為圓環(huán)體，壓環(huán)的內(nèi)徑與入射桿的外徑相等且兩者H9/g8間隙配合。

所述阻擋體內(nèi)孔直徑較大一端的深度與內(nèi)徑較小一端的深度之比約為1：1.5～2；阻擋體內(nèi)凸臺圓周方向變徑通孔的角度約為5°～10°；擋塊外徑最大處的直徑較阻擋體內(nèi)孔直徑較小端的內(nèi)徑小6-8mm；壓環(huán)的外徑與擋塊外徑最大處的直徑之比約為1：1.5～2。

一種霍普金森桿試驗(yàn)用防入射桿反沖裝置各部件裝配完成后，采用膠帶將壓環(huán)與入射桿牢固連接，當(dāng)子彈撞擊入射桿后，入射桿向右運(yùn)動，不受反沖裝置的影響；而當(dāng)含能材料爆炸產(chǎn)生的沖擊力作用于入射桿時，入射桿快速向左運(yùn)動，此時，因壓環(huán)和支架的阻擋作用，擋塊逐漸壓入阻擋體的蠟狀填充物內(nèi)，蠟狀填充物發(fā)生形變，并沿著阻擋體內(nèi)的變徑通孔逐漸流向阻擋體內(nèi)孔直徑較大的一端，延長了緩沖的作用時間，使得入射桿的速度逐漸減小，直至為零；與此同時，因擋塊外圓周帶有臺階，在進(jìn)入蠟狀添加物的過程中，其受力面積逐漸增大，降低了緩沖時的作用力，從而能夠避免入射桿發(fā)生反彈，防止含能材料樣品發(fā)生爆炸產(chǎn)生的反沖力對入射桿及加載系統(tǒng)的破壞。

本發(fā)明的一種霍普金森桿試驗(yàn)用防入射桿反沖裝置，帶來的技術(shù)效果體現(xiàn)為：

在支架的右側(cè)安裝防反沖裝置，當(dāng)含能材料爆炸時，擋塊逐漸壓入蠟狀填充物內(nèi)，蠟狀填充物發(fā)生形變和流動，延長了緩沖的作用時間；同時，擋塊在進(jìn)入蠟狀添加物的過程中，其受力面積逐漸增大，降低了緩沖時作用力，從而能夠避免使得入射桿發(fā)生反彈，防止含能材料樣品發(fā)生爆炸產(chǎn)生的反沖力對入射桿及加載系統(tǒng)的破壞。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種一種霍普金森桿試驗(yàn)用防入射桿反沖裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中阻擋體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明中擋塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中的標(biāo)號分別表示：1、支架，2、阻擋體，2-1、變徑通孔，3、蠟狀填充物，4、擋塊，5、壓環(huán)，6、入射桿。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，需要說明的是本發(fā)明不局限于以下具體實(shí)施例，凡在本發(fā)明技術(shù)方案基礎(chǔ)上進(jìn)行的同等變換均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

遵從上述技術(shù)方案，如圖1-圖3所示，本實(shí)施例給出一種霍普金森桿試驗(yàn)用防入射桿反沖裝置，包括阻擋體2、蠟狀填充物3、擋塊4、壓環(huán)5，其特征在于還包括支架1、入射桿6，其中，所述阻擋體2為內(nèi)部帶有環(huán)形凸臺的變徑鋁制圓筒體，沿阻擋體2內(nèi)凸臺的周向均布有4個變徑通孔2-1，該變徑通孔2-1的孔徑沿遠(yuǎn)離擋塊4方向逐漸均勻減小，本實(shí)施例中，變徑通孔2-1的角度為5°；阻擋體2內(nèi)孔直徑較小的一端朝向擋塊4，并填充有蠟狀填充物3，蠟狀填充物3與擋塊4緊密接觸，本實(shí)施例中，蠟狀填充物3選用密度為0.9g/cm³的固體石蠟；阻擋體2內(nèi)孔直徑較大的一端緊貼支架1，所述支架1為帶有圓形通孔的T型鋼制結(jié)構(gòu)，支架1固定于實(shí)驗(yàn)平臺，支架1上的圓形通孔用于霍普金森桿試驗(yàn)時入射桿1的定位；阻擋體2內(nèi)孔直徑較大一端的深度與內(nèi)徑較小一端的深度之比約為1：1.5～2，本實(shí)施例中，阻擋體2內(nèi)孔直徑較大一端的深度與內(nèi)徑較小一端的深度之比為1：2，阻擋體2內(nèi)部凸臺處的內(nèi)徑與入射桿6的外徑相等且兩者H9/g8間隙配合；所述擋塊4為沿外圓周帶有若干臺階的鋁制圓筒體，本實(shí)施例中，擋塊4外圓周上加工有2個臺階，擋塊4外徑較小的一端與蠟狀填充物3緊密接觸，擋塊4中心通孔直徑與入射桿6的外徑相等且兩者H9/g8間隙配合，擋塊4外徑較大的一端與壓環(huán)5連接，擋塊4外徑最大處的直徑較阻擋體2內(nèi)孔直徑較小端的內(nèi)徑小6mm；所述壓環(huán)5為鋁制圓環(huán)體，壓環(huán)5的內(nèi)徑與入射桿6的外徑相等且兩者H9/g8間隙配合，壓環(huán)5的外徑與擋塊4外徑最大處的直徑之比約為1：1.5～2，本實(shí)施例中，壓環(huán)5的外徑與擋塊4外徑最大處的直徑之比為1：1.5。

所述阻擋體2為內(nèi)部帶有環(huán)形凸臺的鋁制變徑圓筒體，沿阻擋體2內(nèi)凸臺的周向均布有4個變徑通孔2-1，該變徑通孔2-1的孔徑沿遠(yuǎn)離擋塊4方向逐漸均勻減小，變徑通孔2-1的角度為5°；阻擋體2內(nèi)孔直徑較小的一端朝向擋塊4，并填充有蠟狀填充物3，蠟狀填充物3與擋塊4緊密接觸，阻擋體2內(nèi)孔直徑較大的一端緊貼支架1，阻擋體2內(nèi)部凸臺處的內(nèi)徑與入射桿6的外徑相等且兩者H9/g8間隙配合，阻擋體2內(nèi)孔直徑較大一端的深度與內(nèi)徑較小一端的深度之比約為1：2。

所述擋塊4為沿外圓周帶有2個臺階的鋁制圓筒體，擋塊4外徑較小的一端與蠟狀填充物3緊密接觸，擋塊4中心通孔直徑與入射桿6的外徑相等且兩者H9/g8間隙配合，擋塊4外徑較大的一端與壓環(huán)5連接，擋塊4外徑最大處的直徑較阻擋體2內(nèi)孔直徑較小端的內(nèi)徑小6mm。

本發(fā)明的使用方法及工作原理如下：一種霍普金森桿試驗(yàn)用防入射桿反沖裝置各部件裝配完成后，采用膠帶將壓環(huán)4與入射桿6牢固連接，當(dāng)子彈撞擊入射桿6后，入射桿6向右運(yùn)動，不受反沖裝置的影響；而當(dāng)含能材料爆炸產(chǎn)生的沖擊力作用于入射桿6時，入射桿6快速向左運(yùn)動，此時，因壓環(huán)5和支架1的阻擋作用，擋塊4逐漸壓入阻擋體2的蠟狀填充物3中，蠟狀填充物3發(fā)生形變，并沿著阻擋體2內(nèi)的變徑通孔2-1逐漸流向阻擋體2內(nèi)孔直徑較大的一端，延長了緩沖的作用時間，使得入射桿6的速度逐漸減小，直至為零；與此同時，因擋塊4外圓周帶有臺階，在進(jìn)入蠟狀添加物3的過程中，其受力面積逐漸增大，降低了緩沖時的作用力，從而能夠避免入射桿6發(fā)生反彈，防止含能材料樣品發(fā)生爆炸產(chǎn)生的反沖力對入射桿6及加載系統(tǒng)的破壞。

本發(fā)明的一種霍普金森桿試驗(yàn)用防入射桿反沖裝置，能夠在不影響入射桿6使用功能的情況下，延長緩沖作用時間，降低緩沖作用力，有效防止含能材料樣品發(fā)生爆炸產(chǎn)生的反沖力對入射桿6及加載系統(tǒng)的破壞，為準(zhǔn)確測量含能材料的動態(tài)力學(xué)性能提供技術(shù)支撐。