[发明专利]一种用于爆炸加载霍普金森杆试验的夹心波形整形装置

说明书

本发明涉及一种用于爆炸加载霍普金森杆试验的夹心波形整形装置，包括：依前后次序同轴设置在混凝土长杆试件前端面的钢垫板Ⅰ、混凝土垫块、钢垫板Ⅱ，所述的钢垫板Ⅱ设置在混凝土长杆试件的前端面，混凝土垫块设置在钢垫板Ⅰ与钢垫板Ⅱ之间，炸药设置在钢垫板Ⅰ的前端面；所述的钢垫板Ⅰ、混凝土垫块、钢垫板Ⅱ的直径均与混凝土长杆试件的直径相同。本发明的有益效果是：本装置结构简单，对爆炸加载霍普金森杆试验中的波形优化控制能达到较好的试验效果，可以较好地降低爆炸冲击波的峰值并优化波形的上升沿。

技术领域

本发明涉及霍普金森杆试验设备，具体是一种用于爆炸加载霍普金森杆试验的夹心波形整形装置。

背景技术

混凝土一维杆化爆层裂试验是通过在霍普金森杆试件一端施加化爆产生的强动载实现高应变率条件下的爆炸冲击波作用下混凝土层裂试验研究。混凝土一维杆化爆层裂试验中，炸药直接爆炸所产生的爆炸冲击波具有极高的加载率和应力峰值，大大高于混凝土能承受的压缩破坏强度，若将此冲击波直接施加于混凝土长杆试件上，则试件受载端面及附近区域因应力远超过其压缩强度而破碎，进而影响冲击波继续在其中传播，为此需要在炸药和试件之间加入波形整形装置来优化施加在试件上的应力波。

目前，专利CN200620031883.3提出的波形整形装置是在试件前端增加预加载杆，并在预加载杆前端面设置整形纸质垫片，由于纸的变形模量低，柔性大，植物纤维织物中有大量空隙，体积压缩大，将大大削低应力脉冲的峰值，进而牺牲试验测试材料的应变率，同时入射波形的上升延时不能够满足脆性材料的破坏特性要求，即应力均匀假设；专利CN201120238995.7提出的波形整形装置是一种贴在试件前端面的圆形金属薄垫片，其厚度为1—2㎜，直径为15—45㎜，采用黄铜或者紫铜或者铝片制成，但其针对的是子弹撞击入射杆时的波形整形问题。而混凝土一维杆化爆层裂试验使用的是炸药，纸质垫片和较薄的金属垫片均无法在此类试验中起到很好的作用。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于爆炸加载霍普金森杆试验的夹心波形整形装置，可以有效解决混凝土一维杆化爆层裂试验中波形紊乱，难以得到有效波形数据的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于爆炸加载霍普金森杆试验的夹心波形整形装置，包括：依前后次序同轴设置在混凝土长杆试件前端面的钢垫板Ⅰ、混凝土垫块、钢垫板Ⅱ，所述的钢垫板Ⅱ设置在混凝土长杆试件的前端面，混凝土垫块设置在钢垫板Ⅰ与钢垫板Ⅱ之间，炸药设置在钢垫板Ⅰ的前端面；所述的钢垫板Ⅰ、混凝土垫块、钢垫板Ⅱ的直径均与混凝土长杆试件的直径相同。

所述的钢垫板Ⅰ与钢垫板Ⅱ的厚度均为10㎜，混凝土垫块的厚度为150㎜。

本发明的有益效果是：本发明是根据理论分析，并在大量化爆试验经验的基础上提出并设计了“钢垫块—混凝土垫块—钢垫块”夹心整形装置来对爆炸冲击波进行整形；本装置结构简单，对爆炸加载霍普金森杆试验中的波形优化控制能达到较好的试验效果，可以较好地降低爆炸冲击波的峰值并优化波形的上升沿。

附图说明

图1为本发明在爆炸加载霍普金森杆试验中的示意图。

图2为本发明的局部放大示意图。

图3为实施例中测点Ⅰ的冲击波波形模拟图。

图4为实施例中测点Ⅲ的冲击波波形模拟图。

图5为实施例中测点Ⅱ的冲击波波形模拟图。

图中，1、钢垫板Ⅰ，2、钢垫板Ⅱ，3、混凝土垫块，4、装药部，5、PVDF应力计，6、混凝土长杆试件，7、测点Ⅰ，8、测点Ⅱ，9、测点Ⅲ。

图3、图4、图5中，X轴为时间，单位为毫秒（ms）,Y轴为压强，单位为兆帕（MPa）。

具体实施方式