(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 202210682362.8 (22)申请日 2022.06.16 (71)申请人 煤炭科学研究总院有限公司 地址 100013 北京市朝阳区和平里青年沟 东路5号 (72)发明人 石晓闪　崔春阳　李云鹏　郑伟钰　 李海涛　李向上　王美美　齐庆新　 (74)专利代理 机构 北京清亦华知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11201 专利代理师 罗岚 (51)Int.Cl. G01N 3/30(2006.01) G01N 3/06(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种可实现不同频率冲击波的霍普金森试 验装置 (57)摘要 本申请提出一种可实现不同频率冲击波的 霍普金森试验装置， 包括支撑基座、 入射杆、 透射 杆、 实验样品， 支撑基座上设置有滑轨， 滑轨的两 端分别设置有移动框架， 两个移动框架上分别设 置有发射系统和吸能系统； 入射杆和透射杆的下 方均设置有多个支撑架， 以通过多个支撑架分别 对入射杆和透射杆进行支撑， 入射杆和透射杆分 别由多个入射短杆和多个透射短杆连接而成， 实 验样品设置在入射杆和透射杆之间； 支撑架包括 设置在滑轨上的移动框架和设置在移动框架上 的弧形框架， 入射杆和透射杆放置在弧形框架 上， 在不改变试验测试系统整体框架的基础上， 通过改变入射杆和/或透射杆的长度， 可方便激 发出不同频率冲击波， 保证试验测试精度。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115184187 A 2022.10.14 CN 115184187 A 1.一种可实现不同频率冲击波的霍普金森试验 装置， 其特 征在于， 包括： 支撑基座， 所述支撑基座上设置有滑轨， 所述滑轨的两端分别设置有移动框架， 两个所 述移动框架上分别设置有发射系统和吸能系统； 入射杆， 所述入射杆的下方均设置有多个支撑架， 以通过多个所述支撑架分别对所述 入射杆进行支撑， 所述入射杆由多个入射短杆 连接而成； 透射杆， 所述透射杆的下方均设置有多个支撑架， 以通过多个所述支撑架对所述透射 杆进行支撑， 所述透射杆由多个透射短杆 连接而成； 实验样品， 所述实验样品设置在所述入射杆和所述透射杆之间； 所述支撑架包括设置在所述滑轨上的移动框架和设置在所述移动框架上的弧形框架， 所述入射杆和所述透射杆放置在所述弧形框架上。 2.如权利要求1所述的可实现不同频率冲击波的霍普金森试验装置， 其特征在于， 还包 括多个对中架， 多个所述对中架分别设置在所述入射杆和所述透射杆处； 所述对中架包括设置在所述滑轨上的移动框架， 所述移动框架上设置有对中框架， 所 述对中框架的周侧等角度设置有三个螺母， 三个所述螺母围成的圆形的圆心与所述弧形框 架的弧形中心在同一中心水平轴线上； 所述螺母的一端中部开有球形槽， 所述球形槽中设置有圆形滚珠， 所述圆形滚珠能够 在所述球形槽中转动， 所述入射杆和所述透射杆穿过三个所述圆形滚珠之间。 3.如权利要求2所述的可实现不同频率冲击波的霍普金森试验装置， 其特征在于， 所述 对中框架为 正六边形框架。 4.如权利要求2所述的可实现不同频率冲击波的霍普金森试验装置， 其特征在于， 所述 移动框架包括滑块， 所述滑块与所述滑轨滑动配合， 所述滑 块在所述滑轨上滑动， 所述滑 块 相对两侧的外壁上设置有定位块， 所述定位块上设置有顶丝， 以使所述移动框架移动至指 定位置后通过 所述顶丝顶紧在所述支撑基座上； 所述弧形框架设置在所述支撑架上的所述滑块顶部； 所述对中框架设置在所述对中架上的所述滑块顶部 。 5.如权利要求1所述的可实现不同频率冲击波的霍普金森试验装置， 其特征在于， 所述 入射杆和透射杆的材 料相同， 所述入射杆和所述透射杆的端面 直径相同。 6.如权利要求1所述的可实现不同频率冲击波的霍普金森试验装置， 其特征在于， 所述 透射杆、 所述入射杆以及所述实验样品的外壁上均设置有应变片， 用于检测动态实验过程 中的应变。 7.如权利要求6所述的可实现不同频率冲击波的霍普金森试验装置， 其特征在于， 还包 括动态应变仪， 所述动态应变仪连接所述应变片和示波器， 用于收集并放大波 形信号， 记录 应变信息。 8.如权利要求7所述的可实现不同频率冲击波的霍普金森试验装置， 其特征在于， 所述 实验样品的两端涂抹有凡士林， 用于减小 端部效应。 9.如权利要求1所述的可实现不同频率冲击波的霍普金森试验装置， 其特征在于， 所述 支撑基座包括下矩形框架和设置在所述下矩形框架上的上矩形框架， 所述上矩形框架位于 所述下矩形框架中部； 所述下矩形框架的底部设置有 多个可调节 支腿， 用于调平。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115184187 A 2一种可实现不同 频率冲击 波的霍普 金森试验装 置 技术领域 [0001]本申请涉及样品动 态破裂实验技术领域， 尤其涉及一种可实现不同频率冲击波的 霍普金森试验 装置。 背景技术 [0002]深部地质工程活动中， 局部围岩体在各种动力载荷作用下， 发生破裂、 错动、 粘滑， 伴随释放出高应变率应力波， 进而诱 发严重的动力灾害。 因此， 很有必 要开展围岩 体动态断 裂力学行为研究。 目前广泛采用的霍普金森冲击压杆设备可以产生与深部围岩体破裂过程 中释放的能量及频率特征相似的应力波， 设计上符合动力学 理论， 激发的入射波波 形规则， 且在整个试验过程中符合一维波传播的假定， 在样品受到冲击波作用后， 样品两端的入射 杆和透射杆随即分离， 避免余波因循环震荡等惯性效应对试样产生二次破坏， 保证了试验 结果的精确性。 现有的绝大多 数霍普金森压杆装置的入射杆、 透射杆及吸能杆的长度固定， 产生的应力波频率范围较小， 应变率的范围也有局限， 仅适用于研究高应变率或激发高频 (3MHz‑30MHz)、 极高频(30MHz ‑300MHz)应力波。 有极少数通过研制超长霍普金森试验装置， 增加应力波的传播距离， 从而降低波的频率， 激发中低频应力波(30KHz ‑1000KHz)， 以便实 现低应变率冲击实验。 目前尚缺乏一套可以实现由低频向高频应力波 大跨度的霍普金森冲 击装置， 同时兼容常规霍普 金森试验装置和超长霍普金森试验装置。 然而， 在实际的深 部工 程活动中， 不同工况对应的冲击波能量范围不同， 应变率也有巨大差异， 且激发应力波的震 源所在位置频率极高， 随着向远距离方向传播， 频率逐渐降低， 携带 的能量也逐渐减小， 当 到达矿井开挖面 或顶板处 时， 应力波频率与震源处的相差多个数量级。 因此， 为研究不同频 率应力波作用下深部围岩 体的破裂行为， 需研制可同时实现不同频率应力波的霍普金森试 验装置。 发明内容 [0003]本申请旨在至少在一定程度上解决相关技 术中的技 术问题之一。 [0004]为此， 本申请的目的在于提出一种可实现不 同频率冲击波的霍普金森试验装置， 在不改变试验测试系统整体框架的基础上， 通过改变入射杆和/或透射杆的长度， 可方便激 发出不同频率冲击波， 且能满足入射杆、 透射杆的对中操作， 保证试验测试精度。 [0005]为达到上述目的， 本申请提出的一种可实现不同频率冲击波的霍普金森试验装 置， 包括： [0006]支撑基座， 所述支撑基座上设置有滑轨， 所述滑轨的两端分别设置有移动框架， 两 个所述移动框架上分别设置有发射系统和吸能系统； [0007]入射杆， 所述入射杆的下方均设置有多个支撑架， 以通过多个所述支撑架分别对 所述入射杆进行支撑， 所述入射杆由多个入射短杆 连接而成； [0008]透射杆， 所述透射杆的下方均设置有多个支撑架， 以通过多个所述支撑架对所述 透射杆进行支撑， 所述透射杆由多个透射短杆 连接而成；说　明　书 1/5 页 3 CN 115184187 A 3