霍普金森压杆操作规程

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Hopkinson压杆装置技术参数一、招标设备高温、高应变率耦合动态实验系统1台。

该产品需要根据招标方的要求定制加工，国内采购。

必须具有同型号设备在近3年内案例并提供合同复印件。

二、应用范围该设备主要用于获得高应变率下材料的应力应变关系，材料动态力学性能试验，能够获得材料的应力-应变曲线、应变率-时间历程曲线以及进行脆性材料的动态强度等测试，对于船舶海洋工程结构物才爆炸/冲击等动态冲击载荷下的力学行为研究具有重要学术意义和工程应用价值。

可配备高温炉、低温装置等还可进行多种环境条件下的动态力学性能试验。

三、主要技术指标1.使用气源：空气或普通氮气，压力：≤0.8MPa2.工作压力：0-0.8MPa3.发射炮管：不锈钢，长度约1600mm,管内不圆柱度优于0.1mm、不直线度优于0.10mm，内表面光洁度优于1.0μm；4.★标准加载杆：1.超高强度不锈钢杆（18Ni;C350）：屈服极限：≥2200MPa, 直径14mm,长度包括（mm）：1200、1200、400、300、200；注2根2.高强度7075铝合金杆：屈服极限：≥455MPa(7075)，直径30mm,长度包括（mm）：2000、2000、400、300、200；注2根3.45#调质钢杆：屈服极限：≥ 355MPa，直径40mm,长度包括（mm）：2000、2000、400、300、200；注2根。

以上所有加载杆不圆柱度优于0.1mm、不直线度优于0.10.mm，表面光洁度优于1.0μm；端面垂直度0.04mm.5.平台支架2个：工业造型防锈处理，采用不锈钢或铝合金组成。

使用温度：77K-1000℃范围6. 设备整体长宽比大小不超过1000×6000mm四、性能要求1.操控模块为独有结构，在发射体上安装，具有进气阀、储气室微调阀、减压阀、压力表、炮管底部排气阀、自动快速放（气）炮开关。

可以自动操作子弹就位，子弹发射，采集冲击信号，导出冲击方波，得出应变率和应力等测试结果。

霍普金森压杆(SHPB)试验报告一、SHPB试验目的及用途1、了解霍普金森压杆(SHPB)测试的试验原理，掌握试验的基本操作步骤；2、霍普金森压杆(SHPB)测试技术主要用来测试材料在高应变率下的力学性能。

此试验主要通过霍普金森压杆(SHPB)测试技术，来测试泡沫铝(37mm×21mm)的力学性能，获取应力-应变曲线。

二、SHPB试验装置及其示意图1—发射气枪2—撞击杆3—激光发射器4—激光接收器5—电阻应变片6—入射杆7—试件8—透射杆9—吸收杆10—缓冲装置11—超动态应变仪12—波形存贮器13—数据处理系统三、试验原理1、三种波形的获取过程通过发射气枪作用，赋予撞击杆一定的初速度，此初速度可以由激光发射器和接收器测出间隔时间，然后计算得出。

撞击杆以此速度撞击入射杆，输入入射波脉冲，随着入射波的传播，在试件表面产生反射和穿透。

入射、反射、透射脉冲均可以通过电阻应变片测出，进而通过超动态应变仪传递到波形存贮器进行保存三种波形，从而利用入射、反射和透射脉冲来推导出试件中的应力、应变和应变率。

2、应力应变曲线获取的原理利用这些脉冲信号来获得材料在高应变率下的应力-应变曲线原理如下：图SHPB系统加载示意图上图是SHPB系统加载过程的示意图，Iε、Rε、Tε分别表示的是应变片测量到的入射、反射和透射信号。

1、2分别是试件的两个端面，S A是试件的横截面积，L是试件的长度，A和E分别是压杆的横截面积和弹性模量。

根据一维应力波理论，试件的两个端面的位移1u和2u可分别表示为1010t u C dt ε=⎰ (1) 2020tu C dt ε=⎰ (2)式中，1ε、2ε分别是试件两个端面的应变，0C 是压杆的弹性波速。

由于入射波到达杆与试样接触端是立刻会有反射波产生，因此入射杆与试件接触面上的应变1ε既包括了向右传播的应变脉冲I ε，又包括向左传播的反射应变脉冲R ε，即：1I R εεε=+ (3)因此界面1上的位移1u 就可以表示为：100()t I R u C dt εε=-⎰ (4)而界面2处的位移2u 只与透射脉冲T ε有关，故有：200t T u C dt ε=⎰ （5）这里的应变均是压应变。

100mm/75mm/50mm/20mm霍普金森压杆Hopkinson压杆一、Hopkinson压杆构成霍普金森多功能压杆设备主要由储气设备、发射系统、杆系与子弹、量测系统、中心支撑部件、基础导轨、缓冲装置和辅助设备等组成。

1 、发射系统：由储气室、发射体、汽缸、活塞、联接体、支承座、多种可更换炮管、反后座支架等组成。

压力最高可达 5.8MPa ，炮管内径可实现为Φ 7 5 ，Φ 20 等多种规格，长度为3m 。

2 、杆系与子弹：分两种材料：（1）弹簧钢，热处理，规格Φ 7 5 ，Φ 20 ，最大长度3m 。

（2）超硬铝LC4 规格Φ 7 5 ，Φ 20 ，最大长度3m 。

3 、中心支撑部件：由基座、三向移动锁定定位机构、高精度轴承、压盖、手动机构等构成。

主要特点在统一基准导轨下可使不同直径杆系沿轴向运动为滚动摩擦。

滑动轻快，自调整极其方便。

4 、基础导轨：由多根铸铁地轨、地脚调节装置等拼合组成的一条整体导轨。

使用专用技术，使导轨在安装好后，形成两个基准：一个是侧基准，一个是水平基准，可使发射装置、杆系、支撑部件等在同一基准下工作，大大提高调试工作效率。

整体基准直线度可控制在0.04/m 以内。

二、系统指标：1 、压力范围：0.2~5.8MPa2 、杆系直径：两种：Φ 7 5 ，Φ 20 。

3 、子弹速度：≤ 40m /s4 、杆件材料：弹簧钢、超硬铝LC4 ，均热处理。

5 、导轨长度：12.4m6 、适用杆件直径范围：Φ 20 ~ Φ 75三、动态压缩试验1测试系统传统的Hopkinson压杆测试系统包括有：加载系统、动态应变仪、数据记录与采集系统和数据分析计算系统，如图1所示。

图1 分离式Hopkinson压杆实验原理图1.1.2测试原理Hopkinson压杆装置的核心部分是两段分离的弹性波导杆，即输入杆和输出杆，试样夹在两杆之间。

加载脉冲由撞击杆撞击输入杆的端部产生。

撞击杆在压气枪中由高压气体的推动作用被加速到一定的撞击速度，以此速度撞击输入杆的端部，产生一个持续时间取决于撞击杆长度的入射弹性压力脉冲。

SHPB-50-3500霍普金森压杆实验系统操作规程SHPB-50-3500霍普金森压杆实验系统操作规程第一章试验前准备第1节试件准备保证试件变形后的直径不大于杆直径，试件长度大约为其直径的一半。

保证试件两端面的不平度小于0.02，两端面的不平行度小于0.02。

第2节杆系对中调整以发射管轴线为基准调整杆系。

将子弹置于发射管口部（出头20左右）以其端面为基准先调整入射杆，调整方式是将入射杆用前后两个中心支架支撑，调整前先松开侧面的锁紧螺丝（在侧面一个由4个螺栓固定的一块方板中间的螺纹孔内），调整前后中心支架使杆端面了子弹端面密合。

过程中拟用高度尺、水平尺、千分表等。

调整完毕后锁紧锁紧螺丝。

将其它中心支架滚轮轻轻靠上（杆在轴向运动时刚好能带能带动滚轮滚动。

第3节应变片粘贴应变片粘贴技术见相关教科书。

建议在杆横截面一条直径两端沿轴向粘贴两片应变片，串联后作为1/4桥臂接入电桥盒，或采用半桥接法。

应变片在轴向的位置：入射杆：大致在中间，透射杆：大约在靠近试件的1/3处。

建议入射杆上和透射杆上各贴两组以作备用。

记好所用应变片到试件端面的距离，这个数据在数据处理中要用。

第4节测速装置准备按其说明书操作第5节气源准备拟采用高压氮气和高压空气，瓶装为好。

第6节子弹就位旋开发射管泄气阀（发射器上表面最靠近发射管的一个阀）用软杆（铜质、铝质、塑料）将子弹推入到适当位置(可根据需要)，如到发射管底部会发出声音。

然后旋紧发射管泄气阀。

第7节入射杆端部垫片及脉冲整形器在入射杆端部套一套筒，将一垫片（与杆同直径，同材料，厚度大约20的圆形垫块）置于其中，保证垫片露头，在垫片上加脉冲整形器(用凡士林贴上)。

第8节试件两端垫片用与第7节类似方法在试件两端入射杆端面上、透射杆端面上加上垫片，垫片与杆之间加少许凡士林。

第9节缓冲装置就位第10节脆性试件压缩时的安全防护将保护套套于试验段第二章试验第1步打开气源开关第2步调节减压阀，使出口压力略大于试验所需要的压力。