本實(shí)用新型屬于材料動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種試件長度可調(diào)、試驗(yàn)效率高的顆粒物質(zhì)一維應(yīng)力波衰減效應(yīng)試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

目前，燃?xì)獗ā⒖植酪u擊等偶然性爆炸災(zāi)害頻繁發(fā)生，爆炸所產(chǎn)生的應(yīng)力波常常造成工程結(jié)構(gòu)的損傷破壞，乃至坍塌。顆粒物質(zhì)(如沙子、土壤等)造價(jià)低、易獲得，并且具有其多孔隙、易壓縮的特點(diǎn)，使得應(yīng)力波在其中傳播的過程中會(huì)出現(xiàn)明顯的衰減，這就使得顆粒物質(zhì)常常作為建筑工程的防護(hù)層，來消減可能受到的應(yīng)力波沖擊。然而，目前用于描述顆粒物質(zhì)中應(yīng)力波傳播的理論模型多基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)，而實(shí)際上顆粒物質(zhì)本身是非連續(xù)的，這就造成了理論描述現(xiàn)象的不準(zhǔn)確，需要試驗(yàn)數(shù)據(jù)為理論提供支撐。

霍普金森壓桿(Split Hopkinson Pressure Bar，SHPB)裝置是目前測(cè)量材料各種動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的主要裝置，一般用于獲得材料在高應(yīng)變率下的各種動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)。如中國發(fā)明專利“高溫條件下SHPB自動(dòng)對(duì)桿沖擊加載實(shí)驗(yàn)裝置”(申請(qǐng)?zhí)枺?01310684780.1，公開日：2014.3.26，授權(quán)公告日：2015.12.30)。另外，該裝置也可用于測(cè)量應(yīng)力波傳播在材料(如巖石)中傳播的衰減效應(yīng)，通過將試驗(yàn)材料夾置于入射桿透射桿間，測(cè)試對(duì)比入射波透射波來解析應(yīng)力波在試件中的衰減，試驗(yàn)方法本身將試驗(yàn)材料的適用范圍局限于連續(xù)的固體材料，而對(duì)于顆粒物質(zhì)，其本身具有松散性、非連續(xù)性，簡(jiǎn)單的放置不能夠保證試件的形狀，也無法將其固定于兩桿之間，更無法保證試件與兩桿端面的充分接觸，使得試驗(yàn)無法進(jìn)行。因此，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置不能夠測(cè)試顆粒物質(zhì)受軸向一維應(yīng)力波作用時(shí)，應(yīng)力波沿試件軸向的衰減特性。

總之，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：缺乏測(cè)試顆粒物質(zhì)軸向應(yīng)力波衰減特性的裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種顆粒物質(zhì)一維應(yīng)力波衰減效應(yīng)試驗(yàn)裝置，試件長度可調(diào)、試驗(yàn)效率高。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)解決方案為：

一種顆粒物質(zhì)一維應(yīng)力波衰減效應(yīng)試驗(yàn)裝置，包括沿子彈出射方向依次同軸設(shè)置的入射桿、透射桿和吸收桿，還包括套筒，所述套筒內(nèi)裝顆粒物質(zhì)，所述套筒一端松配合套裝在入射桿上，另一端松配合套裝在透射桿上。

作為改進(jìn)，在所述套筒內(nèi)顆粒物質(zhì)兩端各設(shè)有一個(gè)墊塊，所述墊塊與套筒松配合地將顆粒物質(zhì)封裝在套筒內(nèi)，其中一個(gè)墊塊與入射桿抵緊，另一個(gè)墊塊與透射桿抵緊。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：

1、適用顆粒物質(zhì)：適用于各種材料受側(cè)向限制時(shí)的應(yīng)力波衰減試驗(yàn)，尤其對(duì)于顆粒物質(zhì)最為適用；

2、試件長度可調(diào)：試件的長度可通過改變墊塊在套筒中的位置調(diào)節(jié)，無需更換新的套筒；

3、試驗(yàn)效率高：試驗(yàn)所需試件材料少，節(jié)省成本、空間，可大大節(jié)省試驗(yàn)時(shí)間，提高試驗(yàn)效率；

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型顆粒物質(zhì)應(yīng)力波衰減效應(yīng)試驗(yàn)裝置的主視圖。

圖2為圖1中套筒的軸向剖視圖。

圖3為圖1中墊塊的徑向剖視圖。

圖中，1子彈，2入射桿，3透射桿，4吸收桿，5套筒，51顆粒物質(zhì)，52、53墊塊，61第一應(yīng)變片，62第二應(yīng)變片，71第一惠通斯電橋，72第二惠通斯電橋，8放大器，9示波器。

具體實(shí)施方式

如圖1-3所示，本實(shí)用新型顆粒物質(zhì)一維應(yīng)力波衰減效應(yīng)試驗(yàn)裝置，包括沿子彈1出射方向依次同軸設(shè)置的入射桿2、透射桿3和吸收桿4，還包括套筒5，所述套筒5內(nèi)裝顆粒物質(zhì)51，所述套筒5一端松配合套裝在入射桿2上，另一端松配合套裝在透射桿3上。

作為改進(jìn)，在所述套筒5內(nèi)顆粒物質(zhì)51兩端各設(shè)有一個(gè)，所述墊塊52、53與套筒5松配合地將顆粒物質(zhì)51封裝在套筒5內(nèi)，其中一個(gè)墊塊52與入射桿2抵緊，另一個(gè)墊塊53與透射桿3抵緊。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，在所述套筒5上沿軸線設(shè)有多對(duì)套筒螺孔54，每對(duì)套筒螺孔54關(guān)于軸線對(duì)稱，在所述各墊塊52、53上設(shè)有與套筒螺孔54直徑相同的墊塊螺孔55、56。

所述墊塊螺孔55、56直徑、螺距與套筒螺孔54的直徑、螺距相同。

所述入射桿2上貼有第一應(yīng)變片61，其輸出端通過第一惠通斯電橋71與放大器8電連接；所述透射桿3上貼有第二應(yīng)變片62，其輸出端通過第二惠通斯電橋72與放大器8電連接；所述放大器8與示波器9電連接。

所述套筒5為圓筒狀，采用鋼質(zhì)材料，其目的是保證試件在試驗(yàn)過程中的一維應(yīng)變狀態(tài)。

墊塊52、53與套筒5松配合地將顆粒物質(zhì)51封裝在套筒5內(nèi)，套筒5內(nèi)直徑稍大于墊塊52、53，允許墊塊52、53、桿件在其中自由的轉(zhuǎn)動(dòng)、滑動(dòng)。所述套筒上選取幾個(gè)截面，每個(gè)截面上設(shè)有一組螺孔，一組兩個(gè)，對(duì)稱于軸向，同樣，墊塊上設(shè)有一組螺孔。螺孔與所述套筒的螺孔具有相同的直徑、螺距，通過上緊螺栓，調(diào)節(jié)墊塊在套筒中的位置，從而改變?cè)嚰拈L度。

所述子彈1、入射桿2、透射桿3、吸收桿4和墊塊52、53采用相同材料，同直徑，同軸。

入射桿2遠(yuǎn)離套筒5一端正對(duì)與之同軸的子彈1，子彈1設(shè)于子彈發(fā)射機(jī)構(gòu)內(nèi)。

透射桿3遠(yuǎn)離套筒5一端與同軸的吸收桿4接觸，吸收桿4遠(yuǎn)離透射桿3一端與動(dòng)能吸收裝置相連。

實(shí)驗(yàn)操作步驟為：

1、校準(zhǔn)桿件，保證入射桿2、透射桿3、吸收桿4同軸、不偏心；

2、將一個(gè)墊塊52放入套筒5到預(yù)定位置，并向螺孔中旋入螺栓，將其鎖定；

3、稱取預(yù)定重量的試驗(yàn)材料，而后將其倒入以固定了墊塊52的套筒5內(nèi)；

4、試件完全倒入后，將其上端抹平，而后將第二塊墊塊53放入到預(yù)定位置，通過螺栓鎖緊，此時(shí)，試件被套筒5和兩個(gè)墊塊52、53鎖定；

5、將被套筒5和兩個(gè)墊塊52、53鎖定了的試件放到預(yù)定試驗(yàn)位置，并將入射桿2與透射桿3分別推入套筒，使入射桿2、透射桿3與墊塊52、53貼合緊密，而后推動(dòng)吸收桿4，使他與透射桿3貼緊；

6、卸下固定墊塊52、53與套筒5的兩對(duì)螺栓；

7、開啟發(fā)射器，子彈1發(fā)射，高速撞擊實(shí)驗(yàn)開始；

8、貼在入射桿2、透射桿3上應(yīng)變片61、62采集的數(shù)據(jù)通過惠通斯電橋71、72、放大器8后，顯示于示波器9上，將示波器9上的數(shù)據(jù)保存，而后進(jìn)行分析處理。