对于分离式霍普金森压杆试验台液压加载系统的研究

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1、2011年1月机床与液压Jan．2011第39卷第1期MACHINET0OL&HYDRAULICSV01．39No．1DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．01．015分离式霍普金森压杆试验台液压加载系统的研究赵四海，张云枝，王法磊，黄春梅，刘志强(中国矿业大学(北京)机电学院，北京100083)摘要：为了研究有压情况下材料在冲击载荷下的力学行为，研制一种在一般分离式霍普金森压杆(SHPB)装置基础上施加两自由度负载的新型SHPB试验台液压加载系统。研究试件机械加载方式，

2、提出密封粉末加载方法，并根据要求设计液压比例控制系统作为加载系统；由压力传感器、位移传感器和数据采集卡等与上位机构成液压加载控制系统，对液压缸压力进行实时监控；用Simulink软件对控制系统进行仿真。仿真结果表明，该系统可以实现对试件的恒定压力加载。关键词：分离式霍普金森压杆(SHPB)；液压加载；实时控制；仿真中图分类号：TP271+．31文献标识码：B文章编号：1001—3881(2011)1—052—3ResearchonHydraulicLoadingSystemofSplitHopkins

3、onPressureBarTest-bedZHAOSihai，ZHANGYunzhi，WANGFalei，HUANGChunmei，UUZhiqiang(CollegeofMechanicalandElectronicEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology(Beijing)，Beijing100083，China)Abstract：Inordertoresearchthemechanicalbehaviorofmaterialsunderimp

4、actloading，basedonnormalSHPBdevice，ahy—draulicloadingsystemthatcouldexertloadingfromtwodegreesoffreewasdeveloped．Theoutputpressureanddisplacementofhydrau—liccylindercouldbecontrolledreal—timeusingthissystem．Themechanicalloadingwayswereresearchedandthese

5、alingpowderload-ingwaywaspresented．Ahydraulicproportionalcontrolsystemwasdesignedasloadingsystem．Pressuresensor，displaeementsensoranddataacquisitioncardwithPCwereusedtoconstitutethehydraulicloadingcontrolsystemtomonitorthepressureofhydrauliccylin·derrea

6、l—time．ThecontrolsystemwassimulatedwithSimulink．Thesimulationresultdisplaysthatthissystemearloadthespecimenwithconstantpressure．Keywords：SplitHopkinsonpressurebar；Hydraulicloading；Real—timecontrol；Simulation材料在冲击载荷下的力学响应往往与静载荷下的作者研制了一种在一般分离式霍普金森压杆力学响应有显

7、著不同，因此研究材料在各种冲击载荷(SHPB)装置基础上施加两自由度负载的新型SHPB下的力学行为已经成为相关设计部门Et益关注的问试验台液压加载系统，提出密封固体粉末的新型加载题。分离式霍普金森压杆(SplitHopkinsonPressure方式，实现了对试件其他两个方向的恒定压力加载。Bar，SHPB)实验技术自1949年由Kolsky发明至今1液压加载系统设计已有50多年的历史，已成为测量材料动态力学性能1．1机械加载方式设计的主要手段之一。宁波大学工学院宋力等人曾提出传统的对试件的加载方法有

8、刚性加载、橡胶衬垫了一种恒应变率加载波形设计方法，可以使试验中试加载和密封液体加载。刚性加载是加载装置直接通过件内的应力及应变具有良好的均匀性；中国工程物刚性材料与试件接触，将加载装置的加载力施加到试理研究所结构力学研究所陶俊林等也曾提出用双试件件上，但冲击过程中试件的变形将受到限制。橡胶衬SHPB方法和将圆柱形子弹改变成柱锥形子弹的垫加载是在加载装置与试件间放一个橡胶衬垫，这样SHPB方法，实现对试件的恒应变率加载j。通常的加载缸的硬度对试件变形影响较