一种高速大能量材料试验机

1.一种高速大能量材料试验机，它有基座(1)、试验样品台(2)、导柱(3)、打击头(4)， 其特征在于：在导柱(3)上端有缸体(5)，在缸体(5)中有活塞(6)和连杆(7)，连杆(7) 使活塞(6)与打击头(4)相连，活塞(6)上端的缸体(5)空腔为气腔(8)，气腔(8)与气 室(9)相接，活塞(6)下端的缸体(5)空腔为液腔(10)，在液腔(10)下端接有快放液 阀(11)，在缸体(4)外有放液箱(12)，在液腔(10)和放液箱(12)之间有液压泵(13)。
2.如权利要求1所述的高速大能量材料试验机，其特征在于：在试验样品台(2) 外装有光源(14)，在试验样品台(2)的另一面装有光电接收元件(15)。

一种高速大能量材料试验机，它是研究材料动态力学性能的新设备，特别 适宜于研究中等应变率下(8∶100～10000∶1/秒)材料的大变形及断裂特性，通 过改换载荷转换及载荷传感装置，可进行材料的动态压缩、动态拉伸和动态断 裂韧性试验。\n由于技术的发展，不少行业中的设备在高速加载下瞬态失效，因而希望了 解高速加载下材料的力学行为，从而为设计提供新的设计准则，为评价材料提 出新的力学判据。目前动态力学测试设备尚无系列商品化产品，一些研究自制 的非标准设备，如摆锤、落锤、凸轮试验机其加载速度低，而Hopkinson杆打 击能量小，难以实现大变形。另外象轻气炮，平面波发生器等高应变率下的试 验装置，因投资大或实验场地的限制广泛应用困难。\n本发明的目的是发明一种高速材料试验机，能实现中高应变率范围内的动 态试验，而有较大的打击能量，且成本低，使用操作方便。\n本发明的结构如附图1所示，它有基座1、试验样品台2、导柱3、打击头 4，其特征在于：在导柱3上端有缸体5，在缸体5中有活塞6和连杆7，连杆7 使活塞6与打击头4相连，活塞6上端的缸体5空腔为气腔8，气腔8与气室9 相接，活塞6下端的缸体5空腔为液腔10，在液腔10下端接有快放液阀11， 在缸体外有放液箱12，在液腔10和放液箱12之间有液压泵13。\n附图1是本发明的结构示意囹。图中有基座1、试验样品台2、导柱3、打 击头4、缸体5、活塞6、连杆7、气腔8、气室9、液腔10、快放液阀11、放 液箱12和液压泵13。\n附图2是本发明使用光电触发试验采样的结构示意图。图中还有光源14 和光电接收元件15。\n本发明使用打击头4对试验样品台2上的被试样品进行高速定能打击(也 可以使用专用夹具使试样受到高速拉伸)。在工作时，在气腔8与气室9中注 入一定量的压缩气体。使活塞6以及连杆7和打击头4处于最下位置，然后启 动液压泵13，给活塞6下端的液腔10输入高压液。在高压液的使用下，活塞6 向上移动，根据打击能量要求，确定上移距离和关闭液压泵13的时间。活塞6 上移到位后，处于气压与液压的平衡状态。在开始试验时，启动快放液阀11。 快放液阀11是一个正反馈阀门，它可以在极短的时间内大流量放液(可以在1～ 10毫秒内放液流量达到1000～10000升/秒)。从而使活塞6的内液腔10处 于失压状态，活塞6在上端气室压力的作用下，高速向下运动，带动打击头4 冲击被试样品，完成试验加载动作。\n本发明使用由上端为气腔，下端为液腔的活塞通过连杆带动打击头对被试 样品进行高速冲击来完成试验加载。使用液压蓄能气压打击，可以有较高的打 击能量和打击速度，能实现中高应变率范围内的动态试验，并且成本较低，使 用方便。\n在本发明中，可以在试验样品台之外装有光源14，在试验样品台2的另一 面装有光电接收元件15。使用光电触发的方法，在打击加载的打击头4下落到 一定位置后，遮投住光源14发出的光线，光电接收元件15的电平发生变化， 用于触发实验数据采集装置的工作。使用光电触发的方法，有较高的触发速度 和精度，满足高速试验的要求。\n在本发明中，快放液阀11可以使用如专利号为CN87202367和专利申请号 为CN92203799的快放液阀，它们都已有现成设计。本发明中的放液箱12可以 设计成在整个缸体5的外缘，把缸体5包覆在其中，这样可以减小放液液道的 长度，减小液道压力损失，提高瞬时放液流量。本发明的与缸体5上端气腔8 相通的气室9可以是普通贮气高压瓶，在使用时，通过气压管道与气腔8相通， 换用不同气体压力的气瓶，从而得到不同的打击压力。气室9也可以使用专用 的贮气高压瓶，并带有带阀门的注气口，通过注气口可以补充或调节气室9中 的气体压力。在本发明中使用的压缩气体，可以使用普通压缩空气，也可以使 用如氮气等随性气体。压缩气体应有较低的液化温度，使得在常温正常工作压 力下使用不致液化，而且压缩气体应干燥和不易发生化学反应。\n在本发明中，基座1、导柱3、打击头4等可以按照普通高速锤的形式设计， 甚至可以使用普通高速锤改装。可以在基座1与地基之间加入支承弹簧，使基 座带动试验样品台2浮动，在试验时，形成打击头与试验样品台的对击，减小 了试验室地面的振动，改善试验环境和对试验室的要求。

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