一种卧式shpb束杆试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及霍普金森压杆试验装置，尤其涉及一种卧式SHPB束杆试验装置。
【背景技术】
[0002]随着国民经济，国防建设的发展，多相、非均质复合材料动态力学特性的研宄引起了力学界、材料学界的共同关注，其中混凝土材料(包括普通混凝土、陶粒混凝土及特殊混凝土)在工程中的应用最为广泛，对其相关力学特性的了解也越来越重视。
[0003]混凝土静态力学性能的研宄已较为成熟，而混凝土冲击动态力学性能的研宄相对较少，但需求迫切。研宄混凝土冲击载荷下的动态响应，应变率效应是最基本的动态效应之一。混凝土材料也是一种率敏感材料，在冲击力学状态下，混凝土材料具有应力波效应(惯性效应)和应变率效应，两者互相联系、互相影响，使问题变得复杂。H.Kolsky创建的SHPB(分离式Hopkinson压杆)技术可以将两种效应解耦，是解决该类问题的有效方法，因而SHPB是冲击力学性能研宄的首选装置。而根据试样材料的均匀性要求，混凝土由于粗骨料的存在要求试样的尺寸较大，采用传统的单杆SHPB技术则入射杆和透射杆的尺寸也将变大，将引起杆的横向惯性效应，导致测试结果失真。
[0004]为解决上述技术问题，申请日为2010年I月6日、专利号为ZL201020049494的中国实用新型专利公开了一种霍普金森压杆动态压缩实验装置，特点是它包括支架和撞击杆，支架上固定设置有导轨，撞击杆与导轨滑动配合，导轨内设置有入射束杆和透射束杆，入射束杆由多根入射单杆组成，透射束杆由多根透射单杆组成，每对入射单杆和透射单杆组成一对满足一维应力波条件的霍普金森压杆；优点是可以忽略每根单杆的应力波横向弥散效应，使其满足一维应力波的假定；可以方便采用传统霍普金森技术的实验数据测试和分析方法，从而可实现符合工程实际的大尺寸混凝土的动态压缩实验研宄；但是该装置竖直设置，其占用空间太大，安装维修困难、实验准备工作量大、耗时长，且升降入射束杆困难，放置混凝土试样及束杆和撞击杆的调节对心亦较为困难。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种安装维修方便、束杆定位调节方便准确的卧式SHPB束杆试验装置。
[0006]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种卧式SHPB束杆试验装置，包括入射束杆、透射束杆、撞击子弹、子弹发射装置、吸能装置和动态信号采集系统，所述的入射束杆由多根方形的入射单杆组成，所述的透射束杆由多根方形的透射单杆组成，所述的入射单杆的数量与所述的透射单杆的数量相等，每对入射单杆和透射单杆组成一对满足一维应力波条件的霍普金森压杆，每根所述的入射单杆和每根所述的透射单杆上分别粘贴有应变片，所述的应变片与所述的动态信号采集系统电连接，所述的吸能装置固定设置在所述的透射束杆的后侧，所述的入射束杆与所述的透射束杆水平设置，所述的撞击子弹与所述的入射束杆之间设置有水平的用于将所述的撞击子弹的小端面转换成覆盖住所述的入射束杆端面的大端面的转接头，所述的入射束杆与所述的透射束杆上分别设置有可沿轴向移动的束杆支架，所述的入射束杆与所述的透射束杆之间设置有用于放置待测的大尺寸混凝土试样的试样支架，所述的试样支架的移动方向与所述的束杆支架的移动方向相垂直。
[0007]所述的束杆支架包括第一导轨、多组沿轴向间隔排列的第一滚轮组件和至少两个沿轴向间隔排列的支撑架，所述的支撑架竖直设置，所述的支撑架内设置有多个与所述的入射单杆或所述的透射单杆的数量、形状、排列均相同的方孔，相邻的方孔之间通过金属条隔开，所述的金属条上设置有方便导线通过的缺口，所述的支撑架的下端一体设置有水平的底盘，所述的底盘的下端面设置有轴向延伸且与所述的第一导轨相匹配的第一弧形凹槽，所述的底盘搁置在所述的第一导轨上，所述的第一导轨嵌入所述的第一弧形凹槽中，所述的第一滚轮组件包括滚轮轴和固定座，所述的滚轮轴固定设置在所述的固定座上，所述的滚轮轴的两端轴接有悬空的滚轮，所述的第一导轨搁置在所述的滚轮上且与所述的滚轮滑动配合，使得所述的第一导轨可沿轴向移动，所述的固定座固定在试验平台上。
[0008]所述的金属条的厚度为1mm，可满足每根入射单杆或透射单杆上贴应变片与引线的要求。
[0009]所述的试样支架包括第二导轨、多组间隔排列的第二滚轮组件和用于放置大尺寸混凝土试样的平台，所述的第二滚轮组件的结构与所述的第一滚轮组件的结构相同，所述的第二导轨搁置在所述的第二滚轮组件的滚轮上且与所述的滚轮滑动配合，所述的第二导轨的移动方向与所述的第一导轨的移动方向相垂直，所述的平台的下端面设置有与所述的第二导轨相匹配的第二弧形凹槽，所述的平台搁置在所述的第二导轨上，所述的第二导轨嵌入所述的第二弧形凹槽中，所述的平台上设置有用于平整束杆端面的挡板。
[0010]所述的第一滚轮组件的固定座和所述的第二滚轮组件的固定座上均设置有位置调节机构。
[0011]所述的位置调节机构包括固定螺钉、调节螺钉和设置在所述的固定座上的腰形孔，所述的腰形孔的长度方向与其所对应的束杆支架或试样支架的移动方向相垂直，所述的固定螺钉向下穿过所述的腰形孔与所述的试验平台螺接固定，所述的固定螺钉上套设有调节垫片，所述的调节垫片位于所述的固定座的下方，所述的调节螺钉与所述的固定座竖直螺接，所述的调节螺钉的下端顶在所述的试验平台的上端面上。
[0012]所述的底盘或所述的平台上分别螺接有定位螺钉，所述的定位螺钉穿过所述的第一弧形凹槽顶在所述的第一导轨上，或所述的定位螺钉穿过所述的第二弧形凹槽顶在所述的第二导轨上，可防止底盘相对第一导轨发生滑动，防止平台相对第二导轨发生滑动。
[0013]所述的底盘的两端分别设置有第一挡条，所述的第一挡条套设在所述的第一导轨上且紧贴所述的底盘，所述的第一挡条上螺接有竖直的定位螺钉，所述的定位螺钉顶接在所述的第一导轨上，所述的平台的两端分别设置有第二挡条，所述的第二挡条套设在所述的第二导轨上，所述的第二挡条上螺接有竖直的定位螺钉，所述的定位螺钉顶接在所述的第二导轨上，可防止第一导轨滑出第一滚轮组件，防止第二导轨滑出第二滚轮组件，同时由于第一挡条紧贴底盘，对底盘可起到双重定位作用，进一步保证了底盘与第一导轨之间的固定。
[0014]所述的转接头包括撞击圆盘、轴套、固定螺盖和击打杆，所述的撞击圆盘朝向所述的击打杆的一侧同轴一体设置有定位凸台，所述的击打杆与所述的定位凸台同轴设置，且所述的击打杆的端面与所述的定位凸台的端面相贴合，所述的轴套同轴套设在所述的击打杆和所述的定位凸台上，所述的轴套朝向所述的撞击圆盘的一端一体设置有连接法兰，所述的连接法兰与所述的撞击圆盘固定连接，所述的轴套的另一端与所述的击打杆之间设置有楔形环，所述的固定螺盖顶住所述的楔形环且与所述的轴套螺接固定，以防止所述的楔形环松脱，所述的击打杆与所述的撞击子弹同轴。
[0015]所述的撞击圆盘与所述的束杆支架之间设置有用于检测所述的转接头、所述的入射束杆、所述的透射束杆是否同轴的同轴度检测机构；可方便快速地检测出转接头、入射束杆、透射束杆三者是否同轴，保证实验原理的实现。
[0016]所述的同轴度检测机构包括设置在所述的撞击圆盘上端的第一对准孔和设置在每个支撑架上端中间的第二对准孔，所述的第一对准孔和所有的第二对准孔位于同一直线上，即表明所述的转接头、所述的入射束杆、所述的透射束杆同轴。
[0017]与现有技术相比，本发明的优点是:
(1)、由于入射束杆与透射束杆水平设置，且入射束杆与透射束杆上分别设置有可沿轴向移动的束杆支架，使得整个装置可完美嫁接传统SHPB压杆的试验平台，占用空间相对较小，且安装维修方便，耗时短，且导轨沿滚轮滚动的摩擦力很小，使得入射束杆和透射束杆的位置移动、调节都非常方便；
(2)、由于入射束杆与透射束杆之间设置有用于放置待测的大尺寸混凝土试样的试样支架，试样支架的移动方向与束杆支架的移动方向相垂直，使得大尺寸混凝土试样的安装、位置调节都比较方便，且由于试样支架的平台上设置有挡板，大尺寸混凝土试样及平台随第二导轨横向移动，其摩擦力小，将平台滑动至挡板在实验加载位置时，可通过将入射束杆、透射束杆与挡板轻微碰撞来达到调节束杆端面平整的目的，而将大尺寸混凝土试样横向移动至实验加载位置时，可进行大尺寸混凝土试样的动态冲击试验；
(3)、由于第一滚轮组件的固定座和第二滚轮组件的固定座上均设置有位置调节机构；可调节束杆支架和试样支架的水平位置及高度，使转接头、入射束杆、透射束杆和试样的调节对准方便快捷，且在同轴度检测机构的共同作用下，可方便精确地调节好转接头、入射束杆、透射束杆三者的同轴度；
(4)、由于撞击子弹与入射束杆之间设置有水平的用于将撞击子弹的小端面转换成覆盖住入射束杆端面的大端面的转接头，使得入射束杆可全面受力且受力均匀，而且对于大尺寸的转接头，加工方便，同时也保证了击打杆与撞击圆盘之间的垂直度以及撞击圆盘与入射束杆端面之间的平行度，保证了实验原理的实现；
(5)、整个试验装置具有良好的实用性、精确性、便捷性、耐用性。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的原理图；
图2为本发明去掉撞击子弹后的结构示意图；
图3为本发明的束杆支架和试样支架的结构示意图；
图4为本发明的支撑架的结构示意图；
图5为本发明的第一滚轮组件及其位置调节机构的结构示意图；
图6为本发明的位置调节机构的剖视图； 图1为本发明的转接头的剖视图。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0020]如图所示，一种卧式SHPB束杆试验装置，包括入射束杆1、透射束杆2、撞击子弹3、子弹发射装置4、吸能装置5和动态信号采集系统，动态信号采集系统包括动态应变仪6和示波器7，入射束杆I由多根方形的入射单杆组成，透射束杆2由多根方形的透射单杆组成，入射单杆的数量与透射单杆的数量相等，每对入射单杆和透射单杆组成一对满足一维应力波条件的霍普金森压杆，每根入射单杆和每根透射单杆上分别粘贴有应变片8，应变片8与动态应变