合肥材料动力学实验技术研究所Φ75霍普金森拉伸设备
一、 技术领域：
本发明属于材料动态力学性能实验研究领域，一种可分别用于材料动态拉伸和动态压缩实验的两套霍普金森杆装置，该装置能提高实验精度、降低实验难度、便于进行大应变实验和双应力脉冲实验。


二、背景技术：
分离式霍普金森杆是一种研究一维应力状态下材料动态力学性能的有效实验装置。自从 1949 年 Kolsky 发明它并用其研究一维应力状态下材料动态力学性能以来该实验装置已有很多改进，实验技术不断提高。其应用领域从最初研究金属材料的动态力学性能到现在可研究岩石、混凝土、陶瓷、高聚物、含能材料、泡沫材料等多种材料的动态力学性能


三、当前技术的不足：
1、  系统没有统一的定位基准，定位精度不高，导致杆系同轴度不高，试验中易导致杆弯曲、波形失真、试验的重复性差等。

2、  现有分离式霍普金森杆装置基本都是一个发射装置只适用于一种杆径，这种情况下，一个实验室往往需要多个不同杆径发射装置和支撑系统，造成空间和资源的浪费。国防科技大学 卢芳云 教授注意到这一点，已研制成了直径可在 20 -50mm 范围内连续可调的分离式霍普金森杆装置，但其调整范围依然有限，而且支撑系统不能随着杆径的变化而变化。

3、  现有分离式霍普金森杆装置没有统一的定位基准，中国科大 夏源明 教授建设了约 4 米 长的基准，但是发射装置和杆系仍然不在统一基准上。

5、  现有分离式霍普金森杆装置支撑系统大致有 V 形槽形、直线轴承形和滚动托架形等， V 形槽形轴向滑动阻力太大；直线轴承形规格有限，不能适应杆径的连续可调的需要，滚动托架形定位精度依然不够高。

6、  现有的单次加载装置基本有两种类型，一是将质量块安在导轨上，受冲击后在导轨上有摩擦地滑动，导致对导轨的冲击；二是将质量块套在杆上，但对杆造成一定的横向载荷，易于产生弯曲变形。

7、  现有的缓冲装置大致有两种类型，其一是直接加在杆支撑系统的一端，并可有一定的滑动范围，以吸收冲击能量，但是冲击力是有支撑系统承受的，易导致整个支撑系统的振动以致丧失其几何精度。其二是独立于杆系支撑系统设置，但在地面上固定不动，这种情况下不利于利用有阻尼的滑动而吸能。

8、  现有的分离式霍普金森拉杆装置中的拉伸入射杆端部的法兰盘与入射杆的联接基本有两种方法：其一是螺纹联接，其缺点是在套筒式子弹 ( 撞击杆 ) 打击下，螺纹易于松动。其二是将法兰盘与入射杆固联 ( 加工成一体 ) ，其缺点是不易更换套筒式子弹，给实验工作带来了极大的不便。现有的分离式霍普金森拉杆装置存在的另一个重要问题是，入射杆在发射装置中处于悬臂状态，在其受冲击端因得不到支撑而明显下垂，造成了套筒式子弹与入射杆不同轴，严重影响实验精度。

9、  现有的分离式霍普金森拉杆装置都未能很好地解决杆与试件的联接问题。螺纹联接方式存在空隙问题，胶粘方式存在强度和效率问题；这两种方式都存在对不同材料试件和同一材料但不同尺寸试件的通用性问题。

1、  采用统一水平和侧向的定位基准，将发射装置和杆系统置于统一基准之上。这样便于保证杆系的同轴度、方便根据需要移动支撑、每次试验后只需清洁杆端面、重新放置试件即可进行下次试验。

2、  采用中空的长约 1.4 米 铸铁导轨并采用特殊的联接方式保证了整个系统的水平和侧向精度，减小重量和方便电路的气路的布置。

3、 采用中心支架和更换不同直径的发射管和子弹套圈的方式实现杆径从 10mm 到 100mm 连续可调。

4、  采用置于统一基准之上的每爪单独可调的三爪卡盘式的中心支架解决杆系的中心定位问题，使杆系在试验中不能作横向运动；每爪尖部配有可绕垂直于杆轴线的轴旋转的滚轮，使中心支架与杆系之间的摩擦为滚动摩擦。

5、  将单次加载装置支撑于地，使单次加载装置与杆系支撑系统独立解决单次加载装置对杆系支撑系统的影响。

6、 在现有单独落地式缓冲装置的基础上增加摩擦可调滑动部分，减小吸收杆与缓冲装置之间的冲击力。

7、 采用可分解式键槽结构解决拉伸入射杆与套筒式子弹的冲击问题和对入射杆的端部支撑问题。

8、 采用与杆固联的通用接头解决拉伸试件联接问题，解决联接的通用化问题。