一種基于電磁力的霍普金森拉壓桿應力波加載平臺的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明屬于材料動態(tài)力學性能測試技術領域，具體地說，涉及一種基于電磁力的霍普金森拉壓桿應力波加載平臺。
【背景技術】
[0002]工程應用中，材料變形的應變率因材料工作環(huán)境的復雜性而存在著較大的差異，不同應變率范圍內材料的力學行為往往不同，由此需要對不同應變范圍內材料的力學行為進行研究。在高應變率下霍普金森壓桿和拉桿技術被廣泛應用于材料的力學性能測試中，該技術的原理是:將短試樣置于兩根壓桿之間，利用加速質量塊、短桿的撞擊產生加速脈沖對試樣進行加載，同時通過粘貼在入射桿、透射桿上的應變片記錄脈沖信號，利用脈沖信號推算出材料的力學性能。目前在分離式霍普金森壓桿實驗裝置中產生入射波的普遍方式是通過氣槍將撞擊桿尚速發(fā)射，與入射桿同軸撞擊產生入射脈沖;這種加載方式存在很多缺陷。
[0003]發(fā)明專利CN103926138中公開了一種基于電磁力的霍普金森拉壓桿應力波發(fā)生器及實驗方法，該發(fā)生器以電磁鉚接裝置代替氣槍作為霍普金森壓桿實驗中的加載設備，通過調節(jié)放電電壓實現(xiàn)加載應力波幅值和脈沖寬度的精確控制，提高實驗穩(wěn)定性。實際應用中，霍普金森拉壓桿實驗要求加載設備與應力波入射桿同軸，應力波加載前需要進行設備同軸調節(jié)，但由于該發(fā)生器采用電磁鉚槍為主體結構，加載設備無法實現(xiàn)高度、俯仰、左右旋轉調節(jié)，不便于實驗操作。同時，當實驗加載應力波幅值較大時，加載設備需承受較大的后坐力，該加載裝置容易產生晃動，帶來實驗誤差。此外，該發(fā)生器需要采用高壓瞬時放電進行工作，工作電壓一般為1000V至4000V，放電電纜與放電線圈接頭容易發(fā)生高壓打火。

【發(fā)明內容】

[0004]為了避免現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明提出一種基于電磁力的霍普金森拉壓桿應力波加載平臺；應力波加載平臺可實現(xiàn)其升降、俯仰、左右旋轉，提高實驗系統(tǒng)的穩(wěn)定性能，同時可避免尚壓打火，提尚加載設備的安全性能。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:包括金屬臺座、調節(jié)機構、加載裝置;金屬臺座為各部件提供支撐，加載裝置與調節(jié)機構位于金屬臺座上面，調節(jié)機構控制加載裝置的高度升降、俯仰、左右旋轉調節(jié)；
[0006]所述加載裝置包括凸臺、錐形放大器、次級線圈、導向軸、小加載線圈、小絕緣套、小金屬座、弧形壓板、大金屬座、大加載線圈，小加載線圈與大加載線圈結構相同，加載線圈與次級線圈、錐形放大器通過導向軸分別固定在小金屬底座和大金屬底座上，導向軸一端有凸臺，兩個金屬底座背對背同軸安裝，兩個加載線圈外層分別包裹小絕緣套和大絕緣套，加載線圈的陽極豎直放置，陽極方向指向線圈圓心，加載線圈的陰極方向指向線圈圓心，且與陽極之間周向夾角為84°，電極從絕緣套層外伸40_，與電纜采用雙螺孔平面接觸連接；
[0007]所述調節(jié)機構包括絲杠、手輪、壓縮彈簧、槍托平臺、弧形壓板，槍托平臺位于金屬臺上面，所述槍托平臺底部為矩形平板，上部梯形凸塊中間有弧形凹槽，矩形平板四角處開有四個相同的弧形長槽孔，弧形長槽孔的曲率中心為槍托平臺形心，弧形長槽孔依槍托平臺形心相互對稱，限制槍托平臺的轉動軌跡;加載裝置通過弧形壓板固定在槍托平臺上;所述絲杠頂端為球面形，底端固定有手輪，絲杠與金屬臺中間部位的螺孔配合，絲杠頂端與槍托平臺底部凹槽接觸，實現(xiàn)加載裝置的高度升降、俯仰、左右旋轉調節(jié)；
[0008]所述金屬臺座由金屬臺、立柱和壓縮彈簧組成，金屬臺底部四個角處有內凹平槽，立柱嵌入在金屬臺底部平槽內通過螺栓固連，立柱地腳固定在地基上，金屬臺中間部位的螺孔兩側設有凹槽，凹槽處放置壓縮彈簧，螺孔中心與兩側的凹槽中心位于金屬臺軸線上。
[0009]所述小絕緣套與所述大絕緣套采用尼龍材料。
[0010]所述小金屬座與所述大金屬座為抗磁化材料加工成型。
[0011]有益效果
[0012]本發(fā)明提出的一種基于電磁力的霍普金森拉壓桿應力波加載平臺；應力波加載平臺包括金屬臺座、調節(jié)機構、加載裝置;金屬臺座為各部件提供支撐，金屬臺座通過地腳螺栓固定在地基面上，避免加載裝置因后坐力過大產生失穩(wěn)，保證實驗過程中加載平臺工作的穩(wěn)定性。調節(jié)機構由絲杠、槍托平臺和弧形壓板組成，加載裝置通過弧形壓板固定在槍托平臺上，且能承受較大的軸向作用力。絲杠旋入金屬臺座產生頂持力，實現(xiàn)加載裝置的高度升降調節(jié)，絲杠頂端球面與槍托平臺底端凹槽貼合，實現(xiàn)加載裝置的俯仰、左右旋轉調節(jié)功能。加載裝置在軸向上背對背安裝兩種大小加載線圈，配合調節(jié)機構實現(xiàn)加載線圈快速調換功能。加載線圈的電極與電纜采用雙螺柱平面接觸連接，增加電極與電纜間的接觸面積和連接強度，有效地避免高壓放電打火，提高了加載設備安全性能。
【附圖說明】
[0013]下面結合附圖和實施方式對本發(fā)明一種基于電磁力的霍普金森拉壓桿應力波加載平臺作進一步詳細說明。
[0014]圖1為本發(fā)明基于電磁力的霍普金森拉壓桿應力波加載平臺示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的加載裝置剖視圖。
[0016]圖3為本發(fā)明基于電磁力的霍普金森拉壓桿應力波加載平臺軸測圖。
[0017]圖4為本發(fā)明的金屬臺座軸測圖。
[0018]圖5為本發(fā)明的調節(jié)機構軸測圖。
[0019]圖6為本發(fā)明的加載裝置軸測圖。
[0020]圖7為本發(fā)明的加載線圈電極不意圖。
[0021]圖8為本發(fā)明的絲杠不意圖。
[0022]圖中:
[0023]1.凸臺2.錐形放大器3.次級線圈4.導向軸5.小加載線圈6.小絕緣套7.小金屬座8.弧形壓板9.大金屬座10.大絕緣套11.大加載線圈12.槍托平臺13.壓縮彈簧14.金屬臺15.立柱16.絲杠17.手輪
【具體實施方式】
[0024]本實施例是一種基于電磁力的霍普金森拉壓桿應力波加載平臺。
[0025]參閱圖1?圖8，本實施例基于電磁力的霍普金森拉壓桿應力波加載平臺由金屬臺座、調節(jié)機構、加載裝置組成;金屬臺座為各部件提供支撐;加載裝置與調節(jié)機構位于金屬臺座上面，調節(jié)機構控制加載裝置的高度升降、俯仰、左右旋轉調節(jié);加載裝置包括凸臺1、錐形放大器2、次級線圈3、導向軸4、小加載線圈5、小絕緣套6、小金屬座7、弧形壓板8、大金屬座9、大加載線圈11，小加載線圈5與大加載線圈11結構相同，加載線圈與次級線圈、錐形放大器通過導向軸4分別固定在小金屬底座7上和大金屬底座9上，導向軸4一端有凸臺I，小金屬底座7與大金屬底座9底座背對背同軸安裝，小加載線圈5與大加載線圈11圈外層分別包裹小絕緣套6和大絕緣套10，加載線圈的陽極豎直放置，陽極方向指向線圈圓心，加載線圈的陰極方向指向線圈圓心，且與陽極間周向夾角為84°，電極從絕緣套層外伸40mm與電纜采用雙螺孔平面接觸連接；電極從絕緣套中外伸40mm可保證加載過程中高壓放電安全。由于實驗過程需要采用高壓瞬時放電進行工作，工作電壓為1000V至4000V，放電電纜與加載線圈電極容易發(fā)生高壓打火。<