一种高速动态压缩试验装置

1.一种高速动态压缩试验装置，包括用于安装试件的安装台及用于对所述试件进行压缩加载的加载机构，所述加载机构包括用于压缩所述试件的压板及一端与所述压板固定连接的压杆，其特征在于：所述加载机构还包括通过卸载杆与所述压杆的另一端相连的连接杆，所述连接杆具有空腔，所述压杆的另一端位于所述空腔内并且所述压杆的延伸方向与所述连接杆的延伸方向相同，所述卸载杆穿过所述压杆设置，并且所述卸载杆的两端部分别穿过所述连接杆的对应两侧壁而延伸至所述连接杆外，所述卸载杆的延伸方向垂直于所述连接杆的延伸方向。
2.根据权利要求1所述的高速动态压缩试验装置，其特征在于：所述卸载杆的两端部分别通过紧固件与所述连接杆固定连接。
3.根据权利要求1所述的高速动态压缩试验装置，其特征在于：所述卸载杆的位于所述连接杆的内侧壁与所述压杆之间的部位上开设有多个缺口。
4.根据权利要求3所述的高速动态压缩试验装置，其特征在于：多个所述缺口对称分布在所述卸载杆的对称二侧面。
5.根据权利要求1所述的高速动态压缩试验装置，其特征在于：所述空腔内填充有缓冲材料层，所述缓冲材料层的一面与所述压杆的另一端部相接触，而另一面与所述连接杆相接触。
6.根据权利要求1所述的高速动态压缩试验装置，其特征在于：所述压杆和所述连接杆之间设置有密封环。
7.根据权利要求1所述的高速动态压缩试验装置，其特征在于：所述高速动态压缩试验装置还包括导向机构，所述导向机构包括固定设置在所述安装台侧方的支撑座、与所述支撑座固定连接的导杆及沿所述导杆的长度方向滑动地设置在所述导杆上的滑套，所述加载机构还包括固定连接在所述压杆和所述压板之间的连接板，所述连接板的侧部与所述滑套固定连接。
8.根据权利要求7所述的高速动态压缩试验装置，其特征在于：所述导向机构设置有2个，2个所述导向机构对称设置在所述安装台的二侧，所述连接板的两侧部分别与两侧的所述滑套固定连接。

一种高速动态压缩试验装置
技术领域
[0001] 本发明属于材料力学性能动态测试与表征领域，用于汽车、航空等行业，具体涉及一种高速动态压缩试验装置。
背景技术
[0002] 汽车发生碰撞时，许多车用材料如高强钢、塑料、复合材料等均会遭受不同程度的压缩变形，严重时会导致材料的失效及断裂，因此研究车用材料的动态压缩性能极为重要。
目前，材料压缩性能的测试仪器主要有电子万能试验机和落锤实验台。其中，电子万能试验机主要适用于准静态或较低应变率下的压缩试验，无法实现高速动态压缩，但对于高强钢、塑料、泡沫等材料，我们更加关注材料在中、高应变率（1~1000/s）加载下的力学特性；落锤试验台可以实现高速动态压缩，能满足特定的接触速度要求，但在加载过程中速度将会发生变化，即非恒速加载，冲击过程中存在能量损失。
[0003] 高速拉伸试验机主要用于测试金属、复合材料、塑料等材料及零部件在高应变速率载荷作用下的力学性能，已广泛应用在新材料研发、航空航天及汽车等领域，如测量汽车高强钢板在高应变率下的材料参数。该设备拥有先进的拉伸夹具，目前主要用做材料的拉伸试验，同时该设备软件程序中具有冲击压缩的功能，但受限于设备硬件，如果直接用于压缩试验，容易产生失稳并对设备造成损坏。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用于高速拉伸试验机上的高速动态压缩试验装置，该高速动态压缩试验装置能够用于实现低、中、高不同应变率加载下的恒速压缩加载，安全可靠。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0006] 高速动态压缩试验装置，包括用于安装试件的安装台及用于对所述试件进行压缩加载的加载机构，所述加载机构包括用于压缩所述试件的压板及一端与所述压板固定连接的压杆，所述加载机构还包括通过卸载杆与所述压杆的另一端相连的连接杆，所述连接杆具有空腔，所述压杆的另一端位于所述空腔内并且所述压杆的延伸方向与所述连接杆的延伸方向相同。
[0007] 所述卸载杆穿过所述压杆设置，并且所述卸载杆的两端部分别穿过所述连接杆的对应两侧壁而延伸至所述连接杆外。
[0008] 所述卸载杆的两端部分别通过紧固件与所述连接杆固定连接。
[0009] 所述卸载杆的延伸方向垂直于所述连接杆的延伸方向。
[0010] 所述卸载杆的位于所述连接杆的内侧壁与所述压杆之间的部位上开设有多个缺口。
[0011] 多个所述缺口对称分布在所述卸载杆的对称二侧面。
[0012] 所述空腔内填充有缓冲材料层，所述缓冲材料层的一面与所述压杆的另一端部相接触，而另一面与所述连接杆相接触。
[0013] 所述压杆和所述连接杆之间设置有密封环。
[0014] 所述高速动态压缩试验装置还包括导向机构，所述导向机构包括固定设置在所述安装台侧方的支撑座、与所述支撑座固定连接的导杆及沿所述导杆的长度方向滑动地设置在所述导杆上的滑套，所述加载机构还包括固定连接在所述压杆和所述压板之间的连接板，所述连接板的侧部与所述滑套固定连接。
[0015] 所述导向机构设置有2个，2个所述导向机构对称设置在所述安装台的二侧，所述连接板的两侧部分别与两侧的所述滑套固定连接。
[0016] 由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有下列优点：
[0017] 本发明的高速动态压缩试验装置具有卸载杆，可以通过将卸载杆设计成不同形状和尺寸，实现不同额定力值的卸载实验。
[0018] 本发明的高速动态压缩试验装置能够实现高速动态压缩，保持恒速加载，并可以实现低、中、高不同应变率下的压缩加载试验。
[0019] 本发明的高速动态压缩试验装置结构相对简单，制造成本较低，安全可靠。
附图说明
[0020] 图1为本发明高速动态压缩试验装置的立体图；
[0021] 图2为图1中连接杆与压杆连接处的A-A向剖视图；
[0022] 图3为本发明高速动态压缩试验装置的侧视图；
[0023] 图4为本发明高速动态压缩试验装置的卸载杆的立体图；
[0024] 图5为本发明高速动态压缩试验装置的卸载杆的侧视图；
[0025] 图中：1、连接杆；2、紧固件；3、压杆；4、连接板；5、压板；6、滑套；7、导杆；8、空腔；9、支撑座；10、高速拉伸试验机试验台；11、传感器底座；12、传感器；13、安装台；14、试件；15、缓冲材料层；16、卸载杆；17、密封环；18、T型槽；19、缺口。
具体实施方式
[0026] 以下结合说明书附图对本发明做进一步描述：
[0027] 如附图1~5所示的，一种高速动态压缩试验装置，用于高速拉伸试验机，该高速动态压缩试验装置包括用于安装试件14的安装台13及用于对试件14进行压缩加载的加载机构，该加载机构包括用于压缩试件14的压板3、一端与压板5固定连接的压杆3及通过卸载杆
16与压杆3的另一端相连的连接杆1，连接杆1具有空腔8，压杆3的另一端位于空腔8内并且压杆3的延伸方向与连接杆1的延伸方向相同。
[0028] 卸载杆16穿过压杆3设置，并且卸载杆16的两端部分别穿过连接杆1的对应两侧壁而延伸至连接杆1外。卸载杆16的两端部分别通过紧固件2与连接杆1固定连接，紧固件2为螺栓。
[0029] 卸载杆16的延伸方向垂直于连接杆1的延伸方向。
[0030] 卸载杆16的位于连接杆1的内侧壁与压杆3之间的部位开设有多个缺口19，缺口19的大小和深浅可以根据需要进行调整。具体地，缺口19可以对称开设有4个，4个缺口19分别对称设置在卸载杆16的两端及相应端的相对二侧面。
[0031] 连接杆1的空腔8内填充有缓冲材料层15，缓冲材料层15的一面与压杆3的另一端部相接触，而另一面与连接杆1相接触。
[0032] 为了使压杆3在连接杆1的空腔8内不会晃动，在压杆3和连接杆1的内壁之间设置有密封环17。
[0033] 本发明的高速动态压缩试验装置还包括导向机构，导向机构包括固定设置在安装台13侧方的支撑座9、与支撑座9固定连接的导杆7及沿导杆7的长度方向滑动地设置在导杆
7上的滑套6，加载机构还包括固定连接在压杆3和压板5之间的连接板4，连接板4的侧部与滑套6固定连接。
[0034] 具体地，导向机构设置有2个，2个导向机构对称设置在安装台13的二侧，连接板4的两侧部分别与两侧的滑套6固定连接。
[0035] 本发明的工作原理：
[0036] 在高速拉伸试验机试验台10上通过螺栓固定连接有传感器底座11，传感器底座11上安装有用于测力的传感器12，在传感器12上方安装有安装台13，安装台13上放置试验试件14；导向机构的支撑座9通过螺栓与高速拉伸试验机试验台10上的T型槽18进行固定连接，导向机构位于安装台13的相对二侧，具有较宽的测试范围及测量视野；压缩试验装置的连接杆1与高速拉伸试验机通过螺纹进行连接。
[0037] 试验开始后，连接杆1带动压板5通过滑套6沿导杆7的长度方向运动，试件14受压，传感器12测力，试验正常结束；若试验力超过卸载杆16额定值，卸载杆16断裂，连接杆1和压杆3产生相对运动，压杆3挤压缓冲材料层15，起到吸收剩余能量的作用，保护试验设备，试验结束。
[0038] 试验过程中，使用非接触测量方法可以测量试验的压缩变形；在低应变率加载下可以直接使用高速拉伸试验机自带的压电晶体力传感器测力；中、高应变率加载试验工况中，可以使用贴片力传感器测力。
[0039] 以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。