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霍普金森杆电磁加载系统设计及实验

王禹晨 刘晓艳 黄懿赟 管锐 江加福

王禹晨, 刘晓艳, 黄懿赟, 等. 霍普金森杆电磁加载系统设计及实验[J]. 强激光与粒子束, 2022, 34: 075009. doi: 10.11884/HPLPB202234.210486
引用本文: 王禹晨, 刘晓艳, 黄懿赟, 等. 霍普金森杆电磁加载系统设计及实验[J]. 强激光与粒子束, 2022, 34: 075009. doi: 10.11884/HPLPB202234.210486
Wang Yuchen, Liu Xiaoyan, Huang Yiyun, et al. Design and experiment of Hopkinson bar electromagnetic loading system[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2022, 34: 075009. doi: 10.11884/HPLPB202234.210486
Citation: Wang Yuchen, Liu Xiaoyan, Huang Yiyun, et al. Design and experiment of Hopkinson bar electromagnetic loading system[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2022, 34: 075009. doi: 10.11884/HPLPB202234.210486

霍普金森杆电磁加载系统设计及实验

doi: 10.11884/HPLPB202234.210486
详细信息
    作者简介:

    王禹晨,yuchen.wang@ipp.ac.cn

    通讯作者:

    黄懿赟,yyhuang@ipp.ac.cn

  • 中图分类号: TM302

Design and experiment of Hopkinson bar electromagnetic loading system

  • 摘要: 设计一种电磁加载系统应用于分离式霍普金森杆实验装置,能够克服传统气压驱动的缺点,达到精确控制入射应力波的目的。通过对电磁加载技术的调研,了解不同加载方式的电压等级,确定低压加载方式;构建系统等效RLC回路,推导回路参数与入射应力波的函数关系。结合理论计算,利用有限元软件进行耦合场仿真,仿真发现放电线圈匝数对入射应力波的幅频特性影响较大,同时为了保证电磁能量的利用效率,需要保证感应线圈的厚度大于磁渗透深度,最后根据实验要求确定电磁加载系统各参数。按照加载系统参数搭建实验平台,进行霍普金森杆冲击实验,通过对入射应力波的测量,验证了理论计算及软件仿真的正确性。
  • 图  1  实验装置示意图

    Figure  1.  Schematic diagram of experimental device

    图  2  放电回路电路图以及等效电路图

    Figure  2.  Circuit diagram of discharge circuit and equivalent circuit

    图  3  加载系统模型

    Figure  3.  Loading system model

    图  4  线圈匝数对入射应力波的影响

    Figure  4.  Influence of coil turns on the incident stress

    图  5  应力波仿真结果

    Figure  5.  Simulation results of stress

    图  6  感应线圈厚度对入射应力波的影响

    Figure  6.  Influence of induction coil thickness on incident stress

    图  7  电磁加载霍普金森杆实验装置

    Figure  7.  Electromagnetic loading Hopkinson bar experiment

    图  8  实验测试结果

    Figure  8.  Experimental test result

    表  1  应力波上升时间及幅值

    Table  1.   Rise time and amplitude of stress

    Uc/Vincident stress amplitude/MParise time/μs
    200 12.89 150
    400 51.84 150
    600 116.85 150
    800 207.92 150
    1000 325.04 150
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    表  2  仿真结果

    Table  2.   Results of simulation

    thickness/mmincident stress amplitude/MParise time/μs
    1 108.36 139
    2 116.91 150
    3 117.63 150
    4 117.62 150
    5 112.73 153
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-11-12
  • 修回日期:  2022-02-24
  • 录用日期:  2022-03-21
  • 网络出版日期:  2022-03-28
  • 刊出日期:  2022-05-12

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