SHPB模块化高低温测试系统设计_安瑞 (1).pdf
《SHPB模块化高低温测试系统设计_安瑞 (1).pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《SHPB模块化高低温测试系统设计_安瑞 (1).pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 实 验 技 术 与 管 理 第 40 卷 第 8 期 2023 年 8 月 Experimental Technology and Management Vol.40 No.8 Aug.2023 收稿日期:2023-04-11 基金项目:分离式霍普金森杆高低温动态测试系统研究(2019BITSYA18)作者简介:安瑞(1995),男,河北张家口,博士研究生,主要研究领域为陶瓷材料、材料力学性能表征、装甲防护,。通信作者:程焕武(1967),男,工学博士,副研究员,主要研究领域为贝氏体钢、非晶合金、陶瓷材料、材料力学性能、失效分析、热处理,。引文格式:安瑞,程焕武,王扬卫,等.SHPB 模块化
2、高低温测试系统设计J.实验技术与管理,2023,40(8):58-62.Cite this article:AN R,CHENG H W,WANG Y W,et al.Design of SHPB modular high-low temperature testing systemJ.Experimental Technology and Management,2023,40(8):58-62.(in Chinese)ISSN 1002-4956 CN11-2034/T DOI:10.16791/ki.sjg.2023.08.009 SHPB 模块化高低温测试系统设计 安 瑞1,程焕武1,2
3、,王扬卫1,2,王 琳1,2,李 硕1,2(1.北京理工大学 材料学院,北京 100081;2.北京理工大学 冲击环境材料技术国家重点实验室,北京 100081)摘 要:为了高效可靠地获得材料在高低温下的力学性能,基于典型的霍普金森压杆,建立了一套可移植性较强的模块化高低温测试系统。该系统由加载杆自动组装系统、非接触式高温加热系统及高效率低温环境箱组成,可实现试样的自动化加载,减少了手动作业带来的温差影响。相对于传统高低温测试方案,高温系统采用非接触式加热,减少了加载杆温度场对实验结果的影响;低温环境箱可实现多样品同时制冷,在不打开环境箱的条件下实现测试样品的更换与回收,大大提高了测试效率。基
4、于高低温测试系统,完成了不同材料在不同应变率及温度条件下的动态压缩强度测试,测试结果真实稳定。关键词:分离式霍普金森压杆;动态测试装置;高低温测试 中图分类号:TH879 文献标识码:A 文章编号:1002-4956(2023)08-0058-05 Design of SHPB modular high-low temperature testing system AN Rui1,CHENG Huanwu1,2,WANG Yangwei1,2,WANG Lin1,2,LI Shuo1,2(1.School of Materials Science and Engineering,Beijing
5、 Institute of Technology,Beijing 100081,China;2.National Key Laboratory of Science and Technology on Materials under Shock and Impact,Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,China)Abstract:In order to efficiently and reliably obtain the mechanical properties of materials at high and low tempe
6、ratures,a portable and modular high-low temperature testing system was established based on a typical Split Hopkinson Pressure Bar.The system consists of an automatic loading rod assembly system,a non-contact high-temperature heating system,and a high-efficiency low-temperature environmental chamber
7、.It enables the automated loading of specimens,reducing the temperature difference effects caused by manual operations.Compared to traditional high-low temperature testing methods,the high-temperature system uses non-contact heating,reducing the influence of the temperature field of the loading rod
8、on the experimental results.The low-temperature environmental chamber allows for simultaneous cooling of multiple samples and enables the replacement and retrieval of test specimens without opening the chamber,greatly improving testing efficiency.Based on the high-low temperature testing system,dyna
9、mic compression strength tests were conducted on different materials under different strain rates and temperature conditions,resulting in accurate and stable test results.Key words:SHPB;dynamic testing device;high and low temperature test 1 背景 研究材料在高应变率加载下的力学响应,对于结构设计和材料研究具有重要意义。在结构设计中,为满足各部分在不同应变率和
10、温度范围内的功能要求,需要知道材料力学性能随着加载应变率的增大如何 安 瑞,等:SHPB 模块化高低温测试系统设计 59 变化。对于材料研究而言,不同加载应变率和温度下的应力-应变曲线不仅反映了材料的宏观力学行为,而且反映了材料的微观结构特性,因此可为研究材料微观结构与更深层次的物理问题提供参考。分离式霍普金森杆作为动态力学科研和教学的经典设备,在材料中高应变率下(102104 s1)力学性能表征方面应用广泛1-3,而高低温测试环境的构建一直是研究的 难点。现阶段高温动态实验方案主要有三个方向:一是将测试样品在加热炉中加热,待到达预定温度后将测试样品快速转移至波导杆处进行加载4。此方法较为粗糙
11、,样品转移过程中的温度损失无法控制,实际测试温度偏差较大,实验精确度不高。二是将波导杆与试样一同加热,完成加载。此方法实现难度较低,但会在波导杆中形成温度梯度,改变波导杆的本征参数,需要对测试数据进行修正5-7。第三种思路是在加热环境下原位加载,此方法测试效果较好,但测试过程中波导杆会与试样发生冷接触,接触时间过长会使试样温度场发生变化,影响实验效果,这就需要实现波导杆的快速组装加载8-10。此方法对测试系统要求较高,实现难度较大。低温实验的实现原理与高温类似,将试样在环境箱中保温后转移至霍普金森杆进行实验的方法比较简单11,但受环境温度及实验员操作熟练程度影响,样品温度损失较为严重,实验精度
12、较差,现阶段多使用原位降温测试12。通常情况下,为得到一组有效数据,需在相同条件下重复实验 35 次,而低温实验降温、均温时间较长,原位冷却装置在不开门及重新装样条件下,只能实现单个试样的降温与测试。同时,更换试样时环境箱箱门大开,会造成环境箱温度的剧烈波动,重新达到实验温度将使能耗增加,造成实验效率低下。传统分离式霍普金森杆在测试时由人工装样组装,效率较低。采用人工推动压杆夹紧试件,容易造成测试试样与加载杆件接触不紧密,影响实验结果。在进行高温或低温动态压缩实验时,人工组装容易使试样温度损失严重,影响实验精度,导致实验失败。基于上述问题,本文在传统分离式霍普金森压杆基础上,进行了设备改造和功
13、能拓展,设计完成了模块化的高低温测试系统13-15。2 实验装置及原理 2.1 加载杆自动组装系统 加载杆自动组装系统主要由吸收杆牵引部分和试样预紧部分组成,通过测试软件控制,可实现测试加载与数据采集的过程联动,整体结构如图 1 所示,各部分细节如图 2 所示。图 1 加载杆自动组装系统 图 2 吸收杆牵引部分和试样预紧部分 吸收杆牵引部分包括气动推杆、牵引片、牵引法兰、磁铁及行程开关。气动推杆沿加载杆排列方向布置,其行程根据加载杆组装距离设定;牵引片一端安装于推杆上,另一端固定有磁铁,其空间位置位于牵引法兰前方,可配合牵引法兰实现吸收杆的捕捉与牵引;牵引法兰具有良好的导磁性,使用时将其套在吸
14、收杆的指定位置并使用顶丝固定;行程开关通过支架安装于操作平台上,其空间位置位于牵引法兰前方。测试样品预紧部分包括预紧弹簧和金属卡箍,预紧弹簧为一内径稍大于加载杆直径的压缩弹簧,将其套在入射杆指定位置,前端与入射杆支架贴合,后端通过金属卡箍固定,用来限定入射杆位置,并给试样提供预紧力。加载杆自动组装系统与原霍普金森压杆撞击杆发射系统连接,由电脑软件控制。实验开始时,点击发射撞击杆按钮,加载杆自动组装系统启动,此时气动推杆缩回,带动牵引片向后运动,牵引片上的磁铁与吸收杆上的牵引法兰吸合,完成对吸收杆的捕获。随后气动推杆推出,带动吸收杆向前移动,进而推动透射杆、测试试样及入射杆,此时入射杆上的预紧弹
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- SHPB模块化高低温测试系统设计_安瑞 1 SHPB 模块化 低温 测试 系统 设计
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。