一种用于霍普金森压杆的定位装置的制作方法

本发明涉及材料动态力学性能测试设备领域，具体涉及一种用于霍普金森压杆的定位装置。

背景技术：

随着目前结构在服役过程中受到的冲击、爆炸等动荷载日益增多，不同材料的动态力学性能已成为人们研究的热点。自1949年kolsky发明分离式霍普金森以来，该装置在材料动态力学性能的测试方面已得到广泛的应用。

目前人们在测试材料的动态力学性能时主要关注材料在不同应变率下的动态抗压强度及动态拉伸强度，在测试材料动态抗压强度时需将待测圆柱体试件夹在入射杆与投射杆之间，并使入射杆、待测圆柱体试件、透射杆的中心在同一条轴线上，在试验进行时利用具有一定初速度的子弹撞击入射杆产生入射应力波，当入射波传播至入射杆-试件界面时，试件在入射波的作用下高速变形，同时向入射杆回传反射波，向透射杆中传播透射波，这些波的信息由粘贴在入射杆和透射杆上的电阻应变片获得并传输至超动态应变仪-瞬态波形存储器组成的系统进行记录。

然而目前在进行上述试验时，通常无法保证安装的试件的中心与入射杆和透射杆的轴线在同一直线上，这样会给试验结果带来一定的误差，无法准确的得到材料在动态荷载下的力学性能。

专利文献“一种简易霍普金森压杆试件放置装置”（cn207502321u）利用套管结构实现霍普金森压杆试件的对中放置，但该装置只能实现对单一尺寸试件的对中，应用范围较窄，专利文献“霍普金森试验的试件安平仪”（cn108760465a）包括高度可调的支座，支撑支托，主杆，并在主杆上可拆卸连接有可伸缩调节的次杆，次杆梁段连接安平支托，通过支撑支托的高度调节和平稳基座的水平调节使试样中心与入射杆和透射杆的中心在同一直线上。但该装置的调节开关均采用机械控制，在调节时没有具体的参照刻度，在实际操纵过程中难以确保调节的准确性。

技术实现要素：

针对上述情况，本发明的目的在于提供一种用于霍普金森压杆的定位装置，便于在进行冲击压缩试验时试件中心与入射杆和透射杆的轴线在同一直线上。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于霍普金森压杆的定位装置，其特征在于：包括固定支座、支撑装置和限位装置；所述支撑装置包括螺纹杆和垫片，所述限位装置包括后部半圆套筒、前部安放盒和两侧凸缘，后部半圆套筒、前部安放盒和两侧凸缘固连为一体，前部安放盒的内底面低于半圆套筒的圆弧顶点；螺纹杆下部固定在支座上，上部与所述两侧凸缘连接对限位装置提供支撑；所述限位装置还包括垫块，垫块的外形与安放盒匹配而被其定位且垫块设置有试件的定位结构，使试件的中心在冲击压缩试验中与入射杆的中心对准。半圆套筒起到对准的作用，在进行试验之前通过螺纹杆的自旋调节高度使得在进行试验时半圆套筒的内壁与入射杆的外壁紧密贴合，入射杆的端面与半圆套筒的最前端位于同一平面上。当待测试件被安放于适配的垫块后，推动透射杆使得试件被夹持固定在入射杆与透射杆之间，随后调节螺纹杆使得限位装置的高度下降，将定位装置从霍普金森导轨中拆除。由于目前用于测试的试件通常制作为厚度等于直径一半的扁圆柱体试样，因此试件的厚度与试件的半径相同。

进一步地，所述的安放盒内底面在x方向上的尺寸大于待测最大直径圆柱体试件厚度的一半，小于待测最小直径圆柱体试件的厚度,在y方向上的尺寸大于入射杆的直径。进一步地，所述固定支座下端设置有连接槽，其宽度与霍普金森导轨的宽度相同或略大于霍普金森导轨的宽度，固定支座上部的两侧对称设有螺纹孔，供与所述螺纹杆连接。

进一步地，螺纹杆的顶部为不带螺纹的光滑段，所述垫片为中间设有圆孔的方形垫片，圆孔的直径与螺纹杆光滑段的直径相同，垫片处在螺纹杆中光滑段与带螺纹段的交界处。

进一步地，所述的两侧凸缘中部分别设有圆形孔洞，其直径与螺纹杆顶部光滑段的直径相同，螺纹杆顶部光滑段穿过所述圆形孔洞。

进一步地，所述的半圆套筒内直径与入射杆的直径相同。

进一步地，所述垫块为带圆弧垫块，设置有半圆弧试件定位槽作为试件的定位结构，带圆弧垫块在x、y方向上的尺寸与安放盒内底面的尺寸相同，在z方向上的尺寸等于凸缘顶面与安放盒内底面之间的垂直距离，半圆弧试件定位槽的直径根据试件的具体尺寸进行调整，半圆弧试件定位槽在x方向上的尺寸与垫块在x方向上的尺寸相同。

本发明的有益效果在于：本发明应用范围广，可适用于不同尺寸的试件进行冲击压缩试验；同时本发明实现试件定位的过程较为简单，操作方便，便于在进行冲击压缩试验时试件中心与入射杆和透射杆的轴线在同一直线上。

附图说明

图1为本发明实施例未安放垫块时限位装置的三维结构示意图。

图2为直径100mm的试件进行冲击压缩试验的平行于x方向的示意图。

图3为直径100mm的试件进行冲击压缩试验的平行于y方向的示意图。

图4为直径80mm的试件进行冲击压缩试验的平行于x方向的示意图。

图5为直径80mm的试件进行冲击压缩试验的平行于y方向的示意图。

图中，1、固定支座，10、连接槽，2-1、螺纹杆，2-2、垫片，3-1、半圆套筒，3-2、凸缘，3-3、圆形孔洞，3-4、安放盒，3-5、垫块，4、入射杆，5、透射杆，6、试件。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明。

一种用于霍普金森压杆的定位装置，包括固定支座1、支撑装置和限位装置。所述支撑装置包括螺纹杆2-1和套在螺纹杆上的垫片2-2，所述限位装置包括半圆套筒3-1、凸缘3-2、安放盒3-4及垫块3-5，半圆套筒3-1、凸缘3-2及安放盒3-4固连为一体。螺纹杆2-1下部固定在支座1上，可以对限位装置提供支撑，在进行试验之前通过螺纹杆2-1的自旋调节高度使得在进行试验时半圆套筒3-1的内壁与入射杆4的外壁紧密贴合，入射杆4的端面与半圆套筒3-1的最前端位于同一平面上。

安放盒3-4的内底面低于限位装置中半圆套筒3-1的圆弧顶点，安放盒3-4内底面在x方向上的尺寸大于待测最大直径圆柱体试件6厚度的一半，小于待测最小直径圆柱体试件6的厚度，在y方向上的尺寸大于入射杆4的直径。

半圆套筒3-1的内直径与入射杆4的直径相同，实验时，其与入射杆贴靠时，在垫块的配合下，能够实现试件和入射杆的自动中心对准。固定支座1的下端设置有连接槽10，其宽度与霍普金森导轨的宽度相同，固定支座上表面的两侧对称设有螺纹孔，供与螺纹杆2-1螺纹连接，连接槽10在y方向上的中线和半圆套筒在y方向上的中线、安装盒在y方向上的中线、处在安装盒中的带圆弧垫块在y方向上的中线相同，这样，在安装到霍普金森导轨上后，无需调试，试件直接和入射杆中心对准，非常方便。

螺纹杆2-1顶部为不带螺纹的光滑段。所述垫片2-2为中间设有圆孔的方形垫片，圆孔的直径与螺纹杆2-1光滑段的直径相同，垫片2-2处在螺纹杆中光滑段与带螺纹段的交界处。

两个凸缘3-2中部分别设有圆形孔洞3-3，其直径与螺纹杆2-1顶部光滑段的直径相同，光滑段穿过所述圆形孔洞3-3中形成限位配合。

所述的垫块3-5被安放盒3-4所定位。

在进行冲击压缩试验时采用带圆弧垫块3-5，带圆弧垫块3-5在x、y方向上的尺寸与安放盒3-4内底面的尺寸相同，在z方向上的尺寸等于凸缘3-2顶面与安放盒3-4内底面之间的垂直距离，垫块3-5设置半圆弧试件定位槽，半圆弧试件定位槽的直径根据试件的具体尺寸进行调整，半圆弧试件定位槽在x方向上的尺寸与垫块3-5在x方向上的尺寸相同。

当待测试件6被安放于适配的垫块3-5后，并中心和透射杆及入射杆对准后，推动透射杆5使得试件6被夹持固定在入射杆4与透射杆5之间，随后调节螺纹杆2-1使得限位装置的高度下降，将多用途定位装置从霍普金森导轨中拆除。

如图2~5所示。当入射杆直径为100mm，待测圆柱体试件直径为100mm，厚度为50mm时，进行冲击压缩试验时安放盒内底面的尺寸为x×y=30mm×110mm,采用带圆弧垫块的尺寸为：x×y×z=30mm×110mm×55mm，半圆弧件样定位槽的直径为50mm。

当入射杆直径为100mm，待测圆柱体试件直径为80mm，厚度为40mm时，进行冲击压缩试验时安放盒内底面的尺寸为x×y=30mm×110mm,采用带圆弧垫块的尺寸为：x×y×z=30mm×110mm×55mm，半圆弧件样定位槽的直径为40mm。

以上所述仅为发明的具体实施案例，本发明的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的保护范围之中。