一种分离式霍普金森压杆试件固定及收集装置

本发明涉及材料在高应变率下动态力学行为试验装置领域，具体涉及一种分离式霍普金森压杆试件固定及收集装置。

背景技术：

1、分离式霍普金森压杆(shpb)实验装置是当前测试材料动态性能实验用的动态冲击压缩实验装置，shpb实验装置可以高速发射弹丸与试验材料撞击来加载，shpb实验测试系统通常由撞击杆(子弹)、入射杆、透射杆、吸收杆、缓冲装置、超动态应变仪、示波器及测量系统组成，撞击杆与入射杆碰撞后施加给入射杆一个撞击力，该撞击力通过入射杆—试件—透射杆—吸收杆，最后由设置在吸收杆后端的缓冲装置将撞击力缓冲、吸收；在shpb系统中，入射杆、透射杆等都需要通过支撑装置进行支撑；同时，根据一维应力波假设及试件应力均匀假设，各压杆在碰撞的时候，各碰撞面需要很好的结合，碰撞的时候间隙过大或者撞击面没有完全吻合，实验会产生很大的误差甚至错误，这就要求入射杆、试件、透射杆有很好的同轴度；目前，霍普金森压杆装置的入射杆、透射杆等通常采用自带支撑装置支撑，同轴精度很高，但由于有些软质材料、大小不一材料的夹持和固定十分困难，试件与入射杆、透射杆之间的同轴度很难保证。而且，由于霍普金森压杆实验冲击力度很大，实验后试件很大概率会有残渣飞溅，而有时实验者需要对试件残渣进行进一步的研究。

2、现有技术中，专利cn 109406314 a公开了一种应用于霍普金森压杆的辅助装置，该装置是为了解决冲击压缩试验中的防护、碎片收集和层裂试验的支撑、防护问题，但由于该装置是半封闭结构，收集箱上方没有盖子，仍旧会有部分试件残渣不被收集，并且由于试件残渣的溅出，也会存在一定的安全问题。专利cn 205003013 u公告了一种分离式霍普金森压杆试件支撑装置，该装置是为了解决现有霍普金森压杆实验装置中入射杆-试件-透射杆不同轴，而影响实验结果的问题，但由于该装置套筒ii的尺寸是一定的，这就会导致放置在套筒ii上的试样尺寸、形状等受到了限制。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷中的至少一种而提供一种分离式霍普金森压杆试件固定及收集装置。该装置中收集箱几乎能完全笼罩试样，实验后试样残渣最大程度的进行保留，方便进一步的研究；此外，收集箱内部的试件固定组件位于收集箱上下面的正中心，基底、可调节螺柱和试件支撑架之间依次螺纹连接，既能保证试件固定，又便于调节试样高度，以此保证入射杆和透射杆均与试件同轴，降低实验误差。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种分离式霍普金森压杆试件固定及收集装置，该装置包括基座，以及位于基座之上的试件固定组件和试件残渣收集组件；

4、所述的试件残渣收集组件包括固定在基座上的收集箱和位于收集箱下半部分的收集箱漏斗；

5、所述的试件位于收集箱上半部分；所述的试件上下两端对称设有用于固定试件的试件固定组件。

6、进一步地，所述的试件固定组件包括基底、可调节螺柱和试件支撑架；所述的可调节螺柱一端与基底螺纹连接，另一端与试件支撑架螺纹连接。其中，试件上下两端对称设置的试件固定组件中可调节螺柱均可单独调节，两者之间并不存在同步调节，可以对不同形状、质地的试件可分别调节上下高度，进而对其进行固定。

7、进一步地，所述的收集箱两个相对的侧面均设有用于入射杆和/或透射杆穿过的圆孔。其中，圆孔的直径比入射杆和/或透射杆的直径略大。实验过程中，需要保证试件、圆孔、入射杆三者同轴和/或入射杆-试件-透射杆三者同轴。

8、进一步地，所述的收集箱侧面设有便于调节装置和取出试件残渣的收集箱门。

9、进一步地，所述的收集箱漏斗的表面粗糙度为0.05-0.2。

10、进一步地，所述的收集箱漏斗为梯形漏斗。其中，收集箱漏斗的斜面是极其光滑的，经高速冲击后的试件残渣可顺着斜坡滑到该装置的最下方。

11、进一步地，所述的收集箱位于基底正中心处。

12、进一步地，所述的收集箱与基底为可拆卸式连接。

13、进一步地，所述的试件支撑架的材质为柔性材质，如橡胶，可根据试样形状、大小等摘下替换。

14、进一步地，所述的收集箱的材质为不锈钢。

15、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

16、(1)本发明设计的分离式霍普金森压杆实验的试件固定及收集装置中，收集箱几乎能完全笼罩试样，实验后试样残渣最大程度的进行保留，方便进一步的研究；且收集箱两侧面的圆孔的直径比入射杆和透射杆的直径略大，可以保证实验顺利且安全地进行，并且可以尽可能减少试样残渣溅到实验装置外，更易于试样残渣的收集。与现有的分离式霍普金森压杆实验装置相比，该装置通过加装收集试件残渣装置，方便实验者进行试件残渣的收集，增加了实验者对于分离式霍普金森压杆实验的表征数据。

17、(2)本发明设计的分离式霍普金森压杆实验的试件固定及收集装置中，收集箱内部的试件固定组件位于收集箱上下面的正中心，基底、可调节螺柱和试件支撑架之间依次螺纹连接，既能保证试件固定，又便于调节试样高度，以此保证入射杆和透射杆均与试件同轴，降低实验误差。与现有的分离式霍普金森压杆实验装置相比，极大地减轻了人工劳动，提高了试件高速冲击测试成功率，增加了试件测试结果精度，减少了废件率，降低了成本；

18、(3)本发明设计的分离式霍普金森压杆实验的试件固定及收集装置中，试件支撑架可以进行更换为适配样品的支架，极大地提高了实验精度，增加了试件测试结果精度；

19、(4)本发明设计的分离式霍普金森压杆实验的试件固定及收集装置中，收集箱门位于收集箱的侧面，操作者放置试件时可打开，进行实验时可关上，可开可关，方便快捷；收集箱与分离式霍普金森压杆实验的基座之间并不是永久连接，该固定及收集装置可安装或拆卸，更易于操作。

技术特征：

1.一种分离式霍普金森压杆试件固定及收集装置，其特征在于，该装置包括基座(12)，以及位于基座(12)之上的试件固定组件(16)和试件残渣收集组件；

2.根据权利要求1所述的一种分离式霍普金森压杆试件固定及收集装置，其特征在于，所述的试件固定组件(16)包括基底(20)、可调节螺柱(21)和试件支撑架(22)；所述的可调节螺柱(21)一端与基底(20)螺纹连接，另一端与试件支撑架(22)螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种分离式霍普金森压杆试件固定及收集装置，其特征在于，所述的收集箱(6)两个相对的侧面均设有用于入射杆和/或透射杆穿过的圆孔(17)。

4.根据权利要求3所述的一种分离式霍普金森压杆试件固定及收集装置，其特征在于，所述的收集箱(6)侧面设有便于调节装置和取出试件残渣的收集箱门(19)。

5.根据权利要求1所述的一种分离式霍普金森压杆试件固定及收集装置，其特征在于，所述的收集箱漏斗(18)的表面粗糙度为0.05-0.2。

6.根据权利要求1所述的一种分离式霍普金森压杆试件固定及收集装置，其特征在于，所述的收集箱漏斗(18)为梯形漏斗。

7.根据权利要求1所述的一种分离式霍普金森压杆试件固定及收集装置，其特征在于，所述的收集箱(6)位于基底(12)正中心处。

8.根据权利要求1所述的一种分离式霍普金森压杆试件固定及收集装置，其特征在于，所述的收集箱(6)与基底(12)为可拆卸式连接。

9.根据权利要求2所述的一种分离式霍普金森压杆试件固定及收集装置，其特征在于，所述的试件支撑架(22)的材质为柔性材质。

10.根据权利要求1所述的一种分离式霍普金森压杆试件固定及收集装置，其特征在于，所述的收集箱(6)的材质为不锈钢。

技术总结
本发明涉及一种分离式霍普金森压杆试件固定及收集装置，该装置包括基座，以及位于基座之上的试件固定组件和试件残渣收集组件；所述的试件残渣收集组件包括固定在基座上的收集箱和位于收集箱下半部分的收集箱漏斗；所述的试件位于收集箱上半部分；所述的试件上下两端对称设有用于固定试件的试件固定组件。与现有技术相比，本发明中收集箱几乎能完全笼罩试样，实验后试样残渣最大程度的进行保留，方便进一步的研究；此外，收集箱内部的试件固定组件位于收集箱上下面的正中心，基底、可调节螺柱和试件支撑架之间依次螺纹连接，既能保证试件固定，又便于调节试样高度，以此保证入射杆和透射杆均与试件同轴，降低实验误差。

技术研发人员：蔡明,刘纪伟
受保护的技术使用者：上海工程技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14