适用于霍普金森杆加载过程中试样的断裂维度测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及霍普金森实验测试技术领域，尤其涉及一种适用于霍普金森杆加载过程中试样的断裂维度测试装置。


背景技术：

2.霍普金森杆冲击实验中，试样受到高应变率加载时快速失效，并伴有碎块或者碎屑飞溅而出，这对科研人员和实验设备均会构成严峻威胁，同时也造成试样观察和回收困难，试样二次撞击之后也会影响断裂维度的测试结果。
3.专利(昆明理工大学。一种霍普金森杆试样保护及回收装置：中国，201921735367.2【p】。2020-07-07。)中公布了一种保护及回收霍普金森杆试样的方法。该方法是在水箱中加满水并注射琼脂，将水加热一段时间并在室温下冷却形成透明状的果冻胶体，从而达到固定破碎试样的目的。该方法不仅操作复杂，费时较多，而且尺寸较小的破碎试样不易被全部获取及进行称重，测得试样断裂维度的结果往往偏差较大。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种适用于霍普金森杆加载过程中试样的断裂维度测试装置，以改善现有技术中破碎的试样不易全部收集的问题。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案在于：
6.本实用新型提供了一种适用于霍普金森杆加载过程中试样的断裂维度测试装置，包括收集系统、称量系统和一个可伸缩的支撑架；
7.收集系统包括上端敞开、下端设置出料口的定型橡胶罩和安装于定型橡胶罩上端敞开端面上的可绕轴转动的上盖板；
8.定型橡胶罩左右两个端面上分别开两孔，入射杆与透射杆从两孔中插入；
9.定型橡胶罩下部呈漏斗状；
10.称量系统包括一套振动筛和电子天平，振动筛设置于出料口下方；
11.支撑架起到支撑收集系统的作用。
12.进一步的，定型橡胶罩以及上盖板应有一定柔性，防止试样破碎过程中撞击到定型橡胶罩以及上盖板形成二次破坏。
13.进一步的，定型橡胶罩左右开孔的孔径大于入射杆与透射杆的外径，使入射杆与透射杆穿入两孔时不与定型橡胶罩接触，从而避免影响霍普金森杆系统中应力脉冲的传播行为。
14.进一步的，定型橡胶罩的出料口尺寸应大于被测试样尺寸，使shpb冲击实验完成后的破碎试样能够快速通过出料口进入振动筛。
15.进一步的，上盖板绕轴旋转一侧与定型橡胶罩开口端面形成铰链结构，另一侧设置卡扣可将上盖板与定型橡胶罩固定，可自由控制定型橡胶罩开口端面的闭合，使需要放置试样时上盖板处于打开状态，shpb实验过程中上盖板处于闭合状态。
16.进一步的，振动筛应设置五层不同孔径的筛网。
17.更进一步的，筛网的孔径自上而下分别为20mm、15mm、10mm、5mm、1mm。
18.进一步的，筛网筛出的不同粒径的破碎试样分别用电子天平测出质量。
19.进一步的，支撑架应可自由伸缩，方便通过调节支撑架的伸缩程度来适用不同实验的需求。
20.综合上述技术方案，本实用新型所能实现的技术效果在于：
21.本实用新型提供的适用于霍普金森杆加载过程中试样的断裂维度测试装置，包括收集系统、称量系统和一个可伸缩的支撑架；
22.收集系统包括上端敞开、下端设置出料口的定型橡胶罩和安装于定型橡胶罩上端敞开端面上的可绕轴转动的上盖板；定型橡胶罩左右两个端面上分别开两孔，入射杆与透射杆从两孔中插入；定型橡胶罩下部呈漏斗状；
23.称量系统包括一套振动筛和电子天平，所述振动筛设置于出料口下方；
24.支撑架起到支撑收集系统的作用。
25.实验开始后，入射杆与透射杆之间的试样破碎四溅而出，由于试样被封闭在在收集系统的空间内，保证破碎的试样被收集收集系统阻挡，并全部从出料口落入振动筛。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本实用新型实施例提供的适用于霍普金森杆加载过程中试样的断裂维度测试装置的结构示意图；
28.图2为图1中收集系统100的示意图；
29.图3为图1中振动筛210的示意图；
30.图4为图1中支撑架300的示意图。
31.图标：100-收集系统；300-支撑架；400-入射杆；500-透射杆；110-定型橡胶罩；120-上盖板；210-振动筛；111-出料口；211-筛网。
具体实施方式
32.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
33.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一
个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
37.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
38.下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
39.现有的适用于霍普金森杆加载过程中试样的断裂维度测试装置存在破碎的试样不易全部收集的问题。
40.有鉴于此，本实用新型提供了一种适用于霍普金森杆加载过程中试样的断裂维度测试装置，该装置包括收集系统100、称量系统和一个可伸缩的支撑架300。
41.收集系统100包括上端敞开、下端设置出料口111的定型橡胶罩110和安装于定型橡胶罩110上端敞开端面上的可绕轴转动的上盖板120；定型橡胶罩110左右两个端面上分别开两孔，入射杆400与透射杆500从两孔中插入；定型橡胶罩110下部呈漏斗状。
42.称量系统包括一套振动筛210和电子天平，所述振动筛210设置于出料口111下方；支撑架300起到支撑收集系统100的作用。
43.实验开始后，入射杆400与透射杆500之间的试样破碎四溅而出，由于试样被封闭在在收集系统100的空间内，保证破碎的试样被收集收集系统100阻挡，并全部从出料口111落入振动筛210。
44.以下结合图1-4对本实施例的结构和形状进行描述：
45.本实施例的可选方案中，如图1所示，收集系统100设置于支撑架300的上方。
46.进一步的，定型橡胶罩110左右开孔的孔径大于入射杆400与透射杆500的外径，使入射杆400与透射杆500穿入两孔时不与定型橡胶罩110接触，从而避免定型橡胶罩110影响霍普金森杆系统中应力脉冲的传播行为。
47.进一步的，支撑架300保证入射杆400和透射杆500不与定型橡胶罩110接触，避免定型橡胶罩110影响霍普金森杆系统中应力脉冲的传播行为。
48.更进一步的，支撑架300可自由伸缩，通过调节支撑架300的伸缩程度来适用不同实验环境和需求。
49.本实施例的可选方案中，定型橡胶罩110的出料口111尺寸应大于被测试样尺寸，
使shpb冲击实验完成后的破碎试样能够快速通过出料口111进入振动筛210。
50.进一步的，上盖板120绕轴旋转一侧与定型橡胶罩110开口端面形成铰链结构，另一侧设置卡扣可将上盖板120与定型橡胶罩110固定，可自由控制定型橡胶罩110开口端面的闭合，使需要放置试样时上盖板120处于打开状态，shpb实验过程中上盖板120处于闭合状态，防止破碎的试样散落到收集系统100以外，保证破碎的试样全部进入振动筛210。通过上盖板120实现收集系统100的开关，操作简便，节省时间。
51.本实施例的可选方案中，定型橡胶罩110和上盖板120具有一定的柔性，防止试样破碎过程中撞击到定型橡胶罩110以及上盖板120，造成试样二次破坏，影响实验数据的准确性。
52.本实施例的可选方案中，振动筛210应设置五层不同孔径的筛网211。
53.更进一步的，筛网211的孔径自上而下分别为20mm、15mm、10mm、5mm、1mm，快速筛选不同尺寸级别的破碎试样，提高实验效率。
54.进一步的，筛网211筛出的不同粒径的破碎试样分别用电子天平测出质量。
55.本实施例提供的适用于霍普金森杆加载过程中试样的断裂维度测试装置的工作过程如下：
56.打开振动筛210，打开上盖板120，用镊子将试样从定型橡胶罩110的上方放入入射杆400和透射杆500之间并进行夹持。然后关闭上盖板120，开始霍普金森杆的冲击试验，随后破碎的试样四溅而出，冲击定型橡胶罩110和上盖板120，由于定型橡胶罩110和上盖板120由柔性材料制成，破碎的试样不会发生二次破坏。在重力的作用下，破碎的试样从出料口111落入振动筛210，在五层筛网211的筛选作用下，破碎的试样被分成六种不同粒径的样本，分别是大于20mm，大于15mm,大于10mm，大于5mm，大于1mm和小于1mm。最后将六种样本分别用电子天平称量质量，并带入公式d＝3-α，求解d值。
57.其中d值(断裂维度)可量化描述试样遭受冲击后的破坏程度；
58.α是mr/m
t
和lr双对数曲线的斜率；
59.lr是等效颗粒的尺寸(mm)；
60.mr是等效粒径大于lr的颗粒的累计质量(g)；
61.m
t
是收集颗粒的总质量(g)。
62.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种适用于霍普金森杆加载过程中试样断裂维度的测试装置，其特征在于，包括收集系统(100)、称量系统和一个可伸缩的支撑架(300)；所述收集系统(100)包括上端敞开、下端设置出料口(111)的定型橡胶罩(110)和安装于所述定型橡胶罩(110)上端敞开端面上的可绕轴转动的上盖板(120)；所述定型橡胶罩(110)左右两个端面上分别开两孔，入射杆(400)与透射杆(500)从两孔中插入；所述定型橡胶罩(110)下部呈漏斗状；所述称量系统包括一套振动筛(210)和电子天平，所述振动筛(210)设置于出料口(111)下方；所述支撑架(300)起到支撑所述收集系统(100)的作用。2.根据权利要求1的断裂维度测试装置，其特征在于所述定型橡胶罩(110)以及所述上盖板(120)应有一定柔性，防止试样破碎过程中撞击到所述定型橡胶罩(110)以及所述上盖板(120)形成二次破坏。3.根据权利要求1的断裂维度测试装置，其特征在于，所述定型橡胶罩(110)左右开孔的孔径大于入射杆(400)与透射杆(500)的外径，使入射杆(400)与透射杆(500)穿入两孔时不与所述定型橡胶罩(110)接触，从而避免影响霍普金森杆系统中应力脉冲的传播行为。4.根据权利要求1的断裂维度测试装置，其特征在于所述定型橡胶罩(110)的出料口(111)尺寸应大于被测试样尺寸，使shpb冲击实验完成后的破碎试样能够快速通过出料口(111)进入所述振动筛(210)。5.根据权利要求1的断裂维度测试装置，其特征在于所述上盖板(120)绕轴旋转一侧与所述定型橡胶罩(110)开口端面形成铰链结构，另一侧设置卡扣可将所述上盖板(120)与所述定型橡胶罩(110)固定，可自由控制所述定型橡胶罩(110)开口端面的闭合，使需要放置试样时所述上盖板(120)处于打开状态，shpb实验过程中所述上盖板(120)处于闭合状态。6.根据权利要求1的断裂维度测试装置，其特征在于，所述振动筛(210)应设置五层不同孔径的筛网(211)。7.根据权利要求6的断裂维度测试装置，其特征在于，所述筛网(211)的孔径自上而下分别为20mm、15mm、10mm、5mm、1mm。8.根据权利要求7的断裂维度测试装置，其特征在于，所述筛网(211)筛出的不同粒径的破碎试样分别用所述电子天平测出质量。9.根据权利要求1的断裂维度测试装置，其特征在于，所述支撑架(300)应可自由伸缩，方便通过调节所述支撑架(300)的伸缩程度来适用不同实验的需求。

技术总结
本实用新型提供了一种适用于霍普金森杆加载过程中试样的断裂维度测试装置，包括收集系统、称量系统和支撑架，收集系统包括上端敞开、下端设置出料口的定型橡胶罩和安装于定型橡胶罩上端敞开端面上的可绕轴转动的上盖板；定型橡胶罩左右两个端面上分别开设两孔，入射杆与透射杆从两孔中穿过，孔与杆之间存在孔隙；定型橡胶罩下部端面呈漏斗状，出料口连接称量系统；称量系统包括一套振动筛和电子天平。振动筛和电子天平可分别实现不同粒径碎块的分离和称量。支撑架用于支撑收集系统，使其不与霍普金森杆接触。本实用新型不仅可以有效确保试样破坏前后的质量不变，而且能够方便快捷的收集不同粒径的破碎试样，并进行称重测量，从而计算断裂维度。从而计算断裂维度。从而计算断裂维度。


技术研发人员：栗东海 王朝杰 马海林 张志刚 冯志华 柳苗 卞洪健 陈彦欣 张国祥 葛生深 廖志红 张蒙 王书涛 杨献洲 刘涛 甄彦雨 周英烈 熊保春 王云
受保护的技术使用者：河北高速公路集团有限公司
技术研发日：2021.10.15
技术公布日：2022/3/8