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电磁加载分离式霍普金森杆ALT1600

——自带动态应力应变分析软件,提供对外测试服务


 
 

一、电磁加载分离式霍普金森杆简介

  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。电磁发射系统属于高能(高速率)发射系统技术,首先需要把电能储存在高压电容器中,当高压开关闭合时,储能电容对线圈快速放电( us级)并在其周围产生变化的脉冲磁场,该脉冲磁场中带电的金属工件处于急剧变化的磁场中就会受到磁场力的作用,当这股磁压力推动子弹发射,达到瞬间加速的目的。该设备采用电磁驱动加载无级加速、高应变率(104S-1)霍普金森冲击动力学实验系统,包括:

(1)电磁驱动霍普金森杆冲击动力学实验系统;
(2)电磁驱动霍普金森杆无级加速、高应变率冲击动力学实验;
(3)冲击能量/温度、局部应变、局部振动、试件表面位移/变形的高速、高精度测量
4)对高应变率条件下冲击动态过程的应力应变,应变率,冲击力,加速度等测量。

二、霍普金森杆ALT1600设备优越性能

  ALT1600 采取柜体式结构设计,直接将拉杆系统和压杆系统安装在统一主体中,共用采集系统及气体驱动系统;节省了空间和成本。
 

(1)电磁发射系统无机械接触,是以磁场作为介质,发射加速快,冲击稳定。
(2)发射系统精度高。电磁发射系统时的电能可以精确控制,工作线圈产生的能量和对子弹施加的力的变化可控制在总量的0.5%以内,且重复性也高。
(4)可以很方便的实现高速同步发射系统,每个轴可以同时撞击产生应力波。
(5)电磁发射系统方法是一种绿色的发射方法,在电磁发射系统过程中不会产生废气等污染物,有利于环境的保护。
(6)瞬间能提供巨大的加速度,可以随时调整。

  霍普金森拉杆数据处理软件可以自动识别透射波和反射波的跳动点和终止点,也可以人工识别,同时可以测试方形试样,可以计算试样的冲击应力应变,应变能,质点速度,反射能,透射能等各种数据,操作简单,使用方便,据当前行业一流水平。
 杆件杆径:Φ100、Φ80、Φ75、Φ70、Φ50、Φ37、Φ30、Φ20、Φ18、Φ16、Φ14.5、Φ12、Φ10、Φ8、Φ4等多种。一套设备可以配置多套杆系,同时拉杆和拉杆装在同一主体,共用采集系统及气体驱动系统;
杆系与子弹: 材料为18Ni、弹簧钢、钛及其他高强度钢;金属材料均进行过热处理,所有杆件端面垂直度均可达到0.02以内,杆径和端面粗糙度达到Ra0.8以上。

三、霍普金森杆ALT1600数据采集系统

1.设备功能介绍及主要技术指标:
  ALT1600型超动态数据采集系统专用于霍布金森杆实验的测试和分析。系统瞬态最高采样速率40MHz,每通道独立A/D模数转换器,外挂应变调理器完成1/4桥、半桥、全桥状态的应力应变测试和分析,对被测信号实时采集、实时显示、实时存储和实时分析,具备自动测试控制和数据波形分析处理功能。

四.霍普金森拉杆ALT1600软件简介

1.操作界面(可自动识别计算波形)

  霍普金森杆数据分析软件由阿基米德工业科技公司开发,功能非常强大,可以同时计算动态压缩、拉伸、扭转、弯曲、剪切等项目,得到动态应力、应变、应变速率应变能、入射能、透射能、反射能、质点速度、高g值、试样升温等数据。

  霍普金森(Hopkinson)杆实验采集的数据主要包括时间、入射电压和透射电压。数据分析程序对原始数据进行处理,主要功能有:

  1. 根据图像中的曲线图手动抓取入射波/透射波的起始位置,并分离出所需时间区间的所有数据。
  2. 根据特定的计算方法对原始数据进行分析并自动识别入射波/透射波的起始位置,并分离出所需时间区间的所有数据。
  3. 可实现移波操作,即当入射波和透射波的起始位置有偏差时,可对入射波或透射波的数据进行移动,以使两者的起始位置对齐。
  4. 针对有效时间区间的入射电压和透射电压,依据给定的实验参数计算相应的应变率、应力、应变能和高G值等参数。
  5. 针对给定的数据列表,可按平面曲线的方式显示指定的映射关系。默认条件下,以时间数据表示横坐标值,其他数据列作为纵坐标值。
  6. 可对映射曲线的显示风格进行编辑,包括线型、线宽、颜色、显示间隔,节点符号的形状、大小、颜色、显示间隔等等。
  7. 可对坐标轴、注释框、图形边框等元素的风格进行编辑,包括坐标轴的名称、显示范围的数据区间,注释框的显示位置、是否隐藏边框,图形边框是否隐藏、网格辅助线是否显示等属性。
  8. 可实现图形/图像的缩放、移动、抓取、位图转换等功能。缩放和平移即改变曲线的显示范围,抓取即可以将点击图像获得对应的数值,位图转换即将变换为BMP格式的位图并输出。
  9. 符合国家标准:GBT 34108-2017 金属材料 高应变速率室温压缩试验方法

自动移波并截取波形并自动计算结果

动态应力应变曲线

应变速率1/s

冲击试样瞬间升温(°C)

测试结果(应变率、应力应变,应变能、透射能、反射能、反射能、质点速度、高g值,瞬间温度)

高g值

                能量守恒(入射能=应变能+反射能+透射能)

五.具体工程应用:

  可以进行不同杆径,不同围压,不同温度和压缩,弯曲,拉伸及剪切测试等,具体设计根据客户要求。一般有如下应用:

(1) 用同步组装系统进行高温、高应变率耦合作用下材料动态力学性能的测试;

(2) 在Hopkinson 拉杆技术中实现单脉冲加载及其在动态损伤力学中的应用;

(3) 用Hopkinson 拉杆加载三点弯曲试样测定材料的动态起裂韧性;

(4) 用Hopkinson 拉杆技术对高g值加速度传感器进行g 值校准;

(5) 快速落刀的应力应变测试

(6) 真三轴围压及假三轴围压时的霍普金森拉杆拉杆测试

(7)其他动态冲击力学方面的应力应变测试

六.设备图片及说明:

  •         动态应力应变测试软件著作权

    用户现场效果图


 

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