(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211013810.1 (22)申请日 2022.08.23 (71)申请人 中国人民解 放军空军工程大 学 地址 710038 陕西省西安市灞桥区长乐 东 路甲字一 号 (72)发明人 刘石　蔡传昕　 (74)专利代理 机构 西安研创天下知识产权代理 事务所(普通 合伙) 61239 专利代理师 王小慧 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/04(2006.01) G01N 3/26(2006.01) (54)发明名称 气动式霍普金森扭 杆装置及操作方法 (57)摘要 本发明公开了一种气动式霍普金森扭杆装 置及操作方法， 所述气动式霍普 金森扭杆装置包 括入射杆和透射杆； 所述入射杆和透射杆的底部 设有多个扭杆支架， 且所述入射杆和所述透射杆 之间设有用于固定试样的试样固定组件； 所述入 射杆远离所述透射杆的一端设有高压气体脉冲 组件， 所述高压气体脉冲组件与所述入射杆之间 设有用于传递扭矩的脉冲传力组件， 且所述高压 气体脉冲组件 上连接有高压气体存储组件； 所述 透射杆远离所述入射杆的一端设有卸波套筒。 本 发明能够对冲击扭矩波的施加方式和强度进行 精确控制， 确保整个装置中各 组成部分的精确对 中， 从而大大提高实验的有效性、 科学性和准确 性。 权利要求书2页 说明书8页 附图16页 CN 115452551 A 2022.12.09 CN 115452551 A 1.气动式霍普金森扭杆装置， 包括入射杆(1)和透射杆(2)； 其特征在于： 所述入射杆 (1)和透射杆(2)的底部设有多个扭杆支架(3)， 且所述入射杆(1)和所述透射杆(2)之间设 有用于固定试样(4)的试样固定组件(5)； 所述入射杆(1)远离所述透射杆(2)的一端设有高 压气体脉冲组件(6)， 所述高压气体脉冲组件(6)与所述入射杆(1)之间设有用于传递扭矩 的脉冲传力组件(7)， 且 所述高压气体脉冲组件(6)上连接有高压气体存储组件(8)； 所述透 射杆(2)远离所述入射杆(1)的一端设有卸波 套筒(9)。 2.根据权利要求1所述的气动式霍普金森扭杆装置， 其特征在于： 所述扭杆支架(3)包 括第一底板(301)， 所述第一底板(301)上对称安装有多个第一液压支柱(302)， 多个所述第 一液压支柱(302)的顶部固设有同一个第一顶板(303)， 所述第一顶板(303)的顶部安装有 第一角度调整圆盘(304)， 所述第一角度调整圆盘(304)的顶部固设有第一安装框(305)， 所 述第一安装框(305)的顶部对称设有两个弧形安装柱(306)， 两个所述弧形安装柱(306)之 间安装有 多个滚轮轴(3 07)， 每个所述滚轮轴(3 07)上均安装有 多个扭杆支架滚轮(3 08)。 3.根据权利要求1所述的气动式霍普金森扭杆装置， 其特征在于： 所述试样固定组件 (5)包括两个注胶套筒(501)， 两个所述注胶套筒(501)通过杆端注胶模 具(502)分别与所述 入射杆(1)和所述透射杆(2)对应连接， 所述试样(4)位于两个所述注胶套筒(501)之间， 且 两个所述注胶套 筒(501)外还套设有试样端注胶模具(5 03)。 4.根据权利要求3所述的气动式霍普金森扭杆装置， 其特征在于： 所述注胶套筒(501) 靠近所述入射杆(1)或者透射杆(2)的一端开设有一圈第一安装槽(5011)， 所述第一安装槽 (5011)内设有一圈第一凸台(5012)， 所述第一安装槽(5011)的宽度大于所述入射杆(1)或 者透射杆(2)的壁厚； 所述注胶套筒(501)远离所述入射杆(1)或者透射杆(2)的一端开设有一圈第二安装槽 (5013)， 所述第二安装槽(5013)内设有一圈第二凸台(5014)， 所述第二安装槽(5013)的宽 度大于所述试样(4)的厚度。 5.根据权利要求4所述的气动式霍普金森扭杆装置， 其特征在于： 所述杆端注胶模具 (502)包括杆端上注胶模具(5021)和杆端下注胶模具(5022)， 所述杆端上注胶模具(5021) 和杆端下注胶模具(5022)的一端通过杆端注胶模 具卡销(5023)活动连接， 所述杆端上注胶 模具(5021)和杆端下注胶模 具(5022)的另一端可拆卸连接， 所述杆端上注胶模具(5021)的 侧面开设有第一注胶孔(5 024)， 所述第一注胶孔(5 024)与所述第一 安装槽(5 011)连通； 所述试样端注胶模具(503)包括试样上注胶模具(5031)和试样下注胶模具(5032)， 所 述试样上注胶模具(5031)和试样下注胶模具(5032)的一端通过试样端注胶模具卡销 (5033)活动连接， 所述试样上注胶模具(5031)和试样下注胶模具(5032)的另一端可拆卸连 接， 所述试样上注胶模具(5031)的顶部开设有垂直向下方向的第二注胶孔(5034)， 所述第 二注胶孔(5034)的底部连通设有第三注胶孔(5035)， 所述第三注胶孔(5035)贯穿所述试样 上注胶模具(5031)的左右两侧， 且所述第三注胶孔(5035)的左右两端与两个第二安装槽 (5013)对应连通。 6.根据权利要求1所述的气动式霍普金森扭杆装置， 其特征在于： 所述高压气体脉冲组 件(6)包括预存气室(601)和导气套筒(602)， 所述导气套筒(602)内开设有导气通道(603)， 所述预存气室(601)与所述导气通道(603)之间设有导气孔(604)， 所述导气孔(604)处设有 高速启闭阀门(605)， 所述导气套筒(602)远离所述预存气室(601)的一端均匀环向分布有权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115452551 A 2多个导气出口(606)， 多个所述导气出口(606)均与所述导气通道(603)连通； 所述导气套筒 (602)的内侧壁中心位置处设有激光对中装置发射端(607)， 所述导气套筒(602)外套设有 第一法兰盘(6 08)， 所述第一法兰盘(6 08)上开设有 多个第一螺纹孔(6 09)。 7.根据权利要求6所述的气动式霍普金森扭杆装置， 其特征在于： 所述高压气体脉冲组 件(6)的下方还设有脉冲支架(10)， 所述脉冲支架(10)包括第二底板(1001)， 所述第二底板 (1001)上对称安装有多个第二液压支柱(1002)， 多个所述第二液压支柱(1002)的顶部固设 有同一个第二顶板(1003)， 所述第二顶板(1003)的顶部安装有第二角度调整圆盘(1004)， 所述第二角度调整圆盘(1004)的顶部固设有第二安装框(1005)， 所述第二安装框(1005)的 顶部固设有固定环(1006)， 所述固定环(1006)可拆卸套设在所述导气套筒(602)上， 且 所述 固定环(10 06)上开设有 多个与所述第一螺纹孔(6 09)相对应的第二螺纹孔(10 07)。 8.根据权利要求6所述的气动式霍普金森扭杆装置， 其特征在于： 所述脉冲传力组件 (7)包括卡销环锁(701)和脉冲传力齿轮(702)， 所述卡销环锁(701)包括多个卡销(7011)， 相邻两个所述卡销(7011)之间通过两个连杆(7012)首尾相连， 两个所述连杆(7012)之间通 过松紧螺母(7013)连接， 所述入射杆(1)靠近所述高压气体脉冲组件(6)的一端外表 面上开 设有与所述卡销环锁(701)和脉冲传力齿轮(702)内环相匹配的凹槽(101)， 所述脉冲传力 齿轮(702)位于所述凹槽(101)的最后端， 所述卡销环锁(701)位于所述凹槽(101)的中间， 所述凹槽(101)的前端还可拆卸设有与所述激光对中装置发射端(607)相匹配的激光对中 装置接收端(70 3)。 9.根据权利要求6所述的气动式霍普金森扭杆装置， 其特征在于： 所述高压气体存储组 件(8)包括存储 罐(801)， 所述存储罐(801)内设有高压气体预存室(802)和高压气体充气室 (803)， 所述高压气体预存室(802)与所述高压气体充气室(803)之间设有二级泵(804)， 所 述高压气体预存室(802)上还连接有进气泵(805)， 所述高压气体充气室(803)上连接有高 压输气管(806)， 所述高压输气管(806)远离所述高压气体充气室(803)的一端与所述预存 气室(601)连接。 10.如权利要求1 ‑9任一项所述的气动式霍普金森扭杆装置的操作方法， 其特征在于， 包括以下步骤， S1： 对所有的扭 杆支架(3)进行对中整平； S2： 使用试样固定组件(5)对试样(4)进行固定； S3： 在入射杆(1)靠 近高压气体脉冲组件(6)的一端连接脉冲传力组件(7)； S4： 对高压气体脉冲组件(6)进行对中整平； S5： 将高压气体脉冲组件(6)与高压气体存 储组件(8)连接； S6： 将高压气体存储组件(8)中存储 的气体泵入高压气体脉冲组件(6)中， 对脉冲传力 组件(7)施加瞬时扭矩， 通过入射杆(1)将扭矩传导至试样(4)， 从而完成瞬时扭矩的施加工 作； S7： 卸波套筒(9)吸收投射的扭转波， 放置扭转波回弹影响实验结果。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115452551 A 3