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多场耦合作用下大直径SHPB动态冲击实验系统
作者:管理员  来源:实验中心  发布日期:2021-08-26  关键词:霍普金森杆  压杆

霍普金森压杆

霍普金森杆是一种研究一维应力状态下材料动态力学性能的有效实验装置,可以直接测试试样在动态冲击状态下的应力应变。自从1949 年Kolsky 发明它并用其研究一维应力状态下材料动态力学性能以来该实验装置已有很多改进,实验技术不断提高。该装置通过应力波的匀速传送对试样进行冲击,测试试样在受到动态冲击波冲击应力时的应变和裂纹扩展情况,可根据实验参数计算相应的应变率、应力、应变能、入射能、透射能、反射能、质点冲击速度等参数。本实验室拥有直径50mm和直径100mm两套压杆冲击系统,可实现对圆柱体试样和圆盘试样的单轴、轴向加载、液体围压、气体围压、高温等条件下的冲击试验。

存放位置:重点实验室大楼西配楼1楼大厅

主管教师:张盛

主要技术参数:

1、霍普金森φ100 压杆及围压试验模块

1)发射装置(一套):发射器采用电控发射系统,界面操作,控制精度高,操作安全,并且采用独特电路技术,完全消除了电磁干扰问题。主要包含∶含发射与控制部分、储气室压力范围 0.3-4MPa、各种控制阀、压力表、活塞、支座、汽缸及发射管内径①100×4000mm、材质为炮钢类材质、屈服强度不低于500MPa、直线度 0.06/m、内壁光洁度0.8 以内,发射管支座及配件等。(发射系统远程电控系统,提供了试验的安全性)

2)气源(一套)储气罐容积120L,压力≥12Mpa,高压管道及配件、调压阀、控制阀及附件部分。特点是成本低,气体稳定。很好的避免了空压机噪声大、气体湿度大,容易腐蚀炮管和气路的问题。

3)杆系及子弹(一套)、高强钢,硬度 HRC在 40左右(心部会略低于此),屈服强度≥800MPa,端面垂直度0.02以内、杆件直线度在0.06/m、表面粗糙度 0.4μm入射杆φ100x5000mm、投射杆长φ100x3000mm、吸收杆φ100x2000mm、各一根,子弹规格如下∶ 600mm、800mm、1000mm 各两根。

4)精密导轨、底座(一套)精密导轨及可移动底座,总长度在 18米左右。其中精密导

轨保证能够杆件的直线度,保障良好的信号输出∶ 可移动底座,方便设备搬迁和重新安装。

5)中心支架(8套)中心架调整范围φ100-φ75,调整范围φ100-φ75。杆系的支撑和运

动轨迹是建立高精密的中心架来实现,中心架在由基座、三向移动调整机构、高精度轴承、开合机构、手轮滑动机构、锁紧轮等构成。杆件为三点固定形式,杆件沿轴向为滚动运动,滑动轻快,摩擦力极小,调整方便。

6)缓冲装置(一套)采用气、液及机械三级吸能装置,可很好地吸收杆件撞击所产生的冲击能量,提高了设备的安全性。提高了设备的安全性同时,延长了杆件的使用寿命。最高吸能 42KJ。

7)测速装置(一套)测试子弹撞击速度,采用激光测速、测速范围0-100m/s、测试精度0.01m/s。配有 usb接口,可连接电脑。

8)动态数据采集系统。8通道超动态应变仪,应变信号输入频率可达1MHz,双芯屏蔽数据线、应变片应变 BE120-3AA、电阻、霍普金森专用控制软件∶参数设置、功能控制、数据测浏览、光标计数、曲线缩放、数据管理及简单处理、报告输出等;包括数据波形导入导出、基线确认、波头对齐等基本分析功能,根据入射波-反射波、入射波-透射波或入射波-反射波-透射波三种计算方法绘制出应变、应力、应变率、应变-应力等曲线。另外配备电脑一台。

9)三维围压系统(—套);可与压杆系统配合实现动静组合加载,轴向静压力可达200MPa,围压最高设计压力可达 40MPa,包含液压控制系统一套。

10)高温炉(800℃C)装置一套∶ 高温试验系统,温度范围室温-800℃,采用精确控温,试件单独加热,避免对杆件进行直接加热,很好的解决了杆件温度梯度问题。

11)附件。霍普金森杆件架、气瓶架、高度尺、安装工具、使用说明书、小型吊装工具(设备安装及杆件更换使用。增加试件罩,防止试件装机时岩石飞溅。

2、霍普金森φ50 压杆及围压试验模块

1)发射装置(一套):发射器采用电控发射系统,界面操作,控制精度高,操作安全,并且采用独特电路技术,完全消除了电磁干扰问提∶含发射与控制部分、储气室压力范围 0.3-4MPa、各种控制阀、压力表、活塞、支座、汽缸及发射管内径φ50×3000mm、材质为炮钢类材质、屈服强度不低于 500MPa、直线度 0.06/m、内壁光洁度0.8以内,发射管支座及配件等。(发射系统远程电控系统,提供了试验的安全性)

2)气源:与霍普金森φ100共用。

3)杆系及子弹:高强钢,硬度 HRC在 50左右(心部会略低于此),屈服强度≥1200MPa,端面垂直度0.02以内、杆件直线度在0.06/m、表面粗糙度 0.4um入射杆φ50×3000mm、投射杆长φ50×3000mm、吸收杆φ50×1500mm、各一根,子弹规格如下:400mm、500mm、600mm各两根。

4)精密导轨、底座(一套):精密导轨及可移动底座,总长度在 13 米左右。其中精密

导轨保证了杆件的直线度,进而保障了良好的信号输出∶ 可移动底座,方便设备搬迁和重新安装。

5)中心支架(6套):调整范围φ50-φo37。杆系的支撑和运动轨迹是建立高精密的中心架来实现,本公司的中心架在由基座、三向移动调整机构、高精度轴承、开合机构、手轮滑动机构、锁紧轮等构成。杆件为三点固定形式,杆件沿轴向为滚动运动,滑动轻快,摩擦力极小,调整方便。

6)缓冲装置(一套)∶采用气、液、及机械三级吸能装置,可很好地吸收杆件撞击所产生的冲击能量,提高了设备的安全性。最高吸能 21KJ。

7)测速装置(一套)∶测试子弹撞击速度,采用激光测速、测速范围0~100m/s、测试精度 0.01m/s。配有usb接口和数据线,可连接电脑。

8)动态数据采集系统与霍普金森 φ100 共用。

9)附件:与霍普金森 φ100 共用。

3、气体圈压模块

1)与1、2配合使用∶测试高压含气(包括 CH,等可爆气体)煤岩试样的力学性能。

2)密封容器 真空度0.5mbar,气体范围0~4MPa,配备透明观察窗,配备吸附平衡罐。

3)气压、流量实时数据测试。

4)充气、抽真空自动控制系统。

4、裂缝预制加工系统

1)用于岩石、煤等非金属材料及高硬度材料、难加工材料的切割加工,也可用于金属件加工,具有小孔钻取和圆形等异性件加工功能,适合在实验室内部试件加工。

2)全机采用微机数控方式,按照所绘制的图形自动加工,中间不需人为操作。

3)台式小型式,最大加工外形尺寸:200×200m×80mm,最大切割直径200毫米。

4)使用线经范围:0.2~1mm。

5)切割线张力:10~25N波动2N。

6)XY轴移动平台由双直线导轨支撑,精密丝杠/步进电机驱动、电脑程序控制、对切割进给速度、切割总长度、切割总时间等进行数据调控管理。

7)装有泵输出冷却液循环装置,用于金刚石切割死的冷却及切缝的排污。

8)电源∶220/50Hz。

9)工作方式∶编程,自动加工。

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霍普金森杆实验操作及安全事项



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*文章于2021-08-28 06:15:41 第3次编辑


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