(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 202210411647.8 (22)申请日 2022.04.19 (71)申请人 武汉理工大 学 地址 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路 122号 申请人 武汉理工大 学三亚科教创新园 (72)发明人 罗忆　陶宇航　龚航里　李新平　 郭运华　孟飞　黄俊红　刘鑫　 李桥梁　 (74)专利代理 机构 武汉开元知识产权代理有限 公司 42104 专利代理师 刘琳 (51)Int.Cl. G01N 3/307(2006.01) G01N 3/12(2006.01)G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 适用于真三轴霍普金森压杆试验的水-力耦 合加载装置及试验方法 (57)摘要 本发明公开了一种适用于真三轴霍普金森 压杆试验的水 ‑力耦合加载装置及试验方法， 包 括装置本体； 装置本体为正六面密封腔体结构， 装置本体的内腔中设置有制样架， 放置于制样架 上的试样位于装置本体的内腔中心， 装置本体每 个侧面的中部设置有与内腔连通的通孔， 加压杆 的一端穿过通孔与试样的外侧面抵接， 另一端与 霍普金森压杆抵接； 装置本体的内腔与水压施加 系统连通， 水压施加系统根据设置于装置本体内 腔、 与试样等高的压力传感器采集的压力值对装 置本体内部水压进行动态平衡控制； 加压杆为套 杆结构， 外层隔水杆为空心杆， 内层加压杆为实 心杆， 外层隔水杆与内层加压杆之间设置有海 绵。 本发明在考虑水深和围压耦合加载的条件下 实现真三轴霍普金森压杆试验。 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 CN 114923793 A 2022.08.19 CN 114923793 A 1.一种适用于真三轴霍普金森压杆试验的水 ‑力耦合加载装置， 其特征在于： 包括装置 本体(1)、 加压杆(3)和水压施加系统； 所述装置本体(1)为正六面密封腔体结构， 所述装置本体(1)的内腔中设置有制样架 (7)， 放置于制样架(7)上的试样(8)位于装置本体(1)的内腔中心， 所述装置本体(1)每个侧 面的中部 设置有与内腔连通的通孔(2)， 加压杆(3)的一端穿过通孔(2)与试样(8)的外侧面 抵接， 所述加压杆(3)的另一端与霍普金森压杆抵 接； 所述装置本体(1)的内腔与水压施加系统连通， 所述水压施加系统根据设置于装置本 体(1)内腔、 与试样(8)等高的压力 传感器(6)采集的压力值对装置本体(1)内部水压进行动 态平衡控制； 所述加压杆(3)为套杆结构， 外层隔水杆(9)为空心杆， 内层加压杆(10)为实心杆， 所述 外层隔水杆(9)与内层加压杆(10)之间设置有海绵(11)， 外层隔水杆(9)与橡胶套(20)密封 固定连接 。 2.根据权利要求1所述的适用于真三轴霍普金森压杆试验的水 ‑力耦合加载装置， 其特 征在于： 所述水压施加系统包括设置于装置本体(1)上表面的注水口(4)、 下表面的出水口 (5)， 所述注水口(4)和出水口(5)分别通过进水管(18)、 出水管(19)与水压控制系统(13)连 通， 所述水压控制系统(13)与压力传感器(6)电连接， 实时采集装置本体(1)的内腔水压值， 通过调节进水管(18)、 出水管(19)中水流大小使得内腔水压值达到水压试验值的动态平 衡。 3.根据权利要求1所述的适用于真三轴霍普金森压杆试验的水 ‑力耦合加载装置， 其特 征在于： 所述装置本体(1)每个侧面的通孔(2)上设有密封胶圈(14)， 所述密封胶圈(14)与 外层隔水 杆(9)密封固定 。 4.根据权利要求1所述的适用于真三轴霍普金森压杆试验的水 ‑力耦合加载装置， 其特 征在于： 所述制样架(7)包括底部支撑杆(7 ‑1)和设置于底部支撑杆(7 ‑1)上方的置样托盘 (7‑2)， 所述置样托盘(7 ‑2)的中部设置有用于放置试样(8)的通孔， 所述试样(8)与置样托 盘(7‑2)卡接配合。 5.根据权利要求1所述的适用于真三轴霍普金森压杆试验的水 ‑力耦合加载装置， 其特 征在于： 所述装置本体(1)的侧面设置有盖板(15)， 所述盖板(15)通过固定螺丝(17)固定， 所述盖板(15)的一侧通过活动铰链(16)与装置 本体(1)连接 。 6.根据权利要求1所述的适用于真三轴霍普金森压杆试验的水 ‑力耦合加载装置， 其特 征在于： 所述外层隔水 杆(9)和内层加压杆(10)的截面均为圆形。 7.根据权利要求2所述的适用于真三轴霍普金森压杆试验的水 ‑力耦合加载装置， 其特 征在于： 所述水压施加系统还 包括设置 于装置本体(1)上表面的泄压阀(12)。 8.一种适用于真三轴霍普金森压杆试验的水 ‑力耦合加载装置的试验方法， 其特征在 于： 所述方法基于权利要求1～7中任一项所述的适用于真三轴霍普金森压杆试验的水 ‑力 耦合加载装置实现， 包括如下步骤； 1)将试样(8)放置 于制样架(7)上； 2)启动霍普金森杆加压设备， 推动加压杆(3)向试样(8)移动， 直至试样(8)的六个面均 与加压杆(3)接触； 3)调整霍普金森杆加压设备， 将围压设置为试验值；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114923793 A 24)确认装置本体(1)的密封状态， 启动水压施加系 统， 将水压逐步增加至试验值， 并根 据试验要求， 静置试样(8)到规定时间； 5)启动霍普金森杆冲击系统， 进行冲击试验， 使得冲击杆在冲击压力的作用下高速运 动， 撞击到加压杆(3)的内层加 压杆(10)上， 根据力的传递原理， 冲击杆的力和冲击波传递 到内层加压杆(10)， 内层加压杆(10)再将力和冲击波作用到试样上， 试样(8)在力和冲击波 作用下产生大的变形和破碎； 6)完成冲击试验后， 调 节水压施加系统完全卸载水压， 待水清空后， 调 节霍普金森杆冲 击系统， 卸载作用于试样上的围压， 待围压 完全卸载后， 取 出冲击后的试样(8)。 9.根据权利要求8所述的适用于真三轴霍普金森压杆试验的水 ‑力耦合加载装置的试 验方法， 其特 征在于， 所述水压施加系统的水压调节范围为0～ 200kPa。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114923793 A 3