[发明专利]一种高通量层裂损伤演化冻结实验模型及实现方法

说明书

本发明实施例公开了一种高通量层裂损伤演化冻结实验模型及实现方法，包括具有一定刚度且阻抗较低的靶架，靶架上设有若干均匀分布且尺寸相同的通孔，靶架在每个通孔位置安装有沉孔深度各不相同的后靶板，通孔在后靶板的相对端设有前靶板；方法包括如下步骤：将后靶板的沉孔端面正向对应安装在靶架的通孔位置；将前靶板内嵌在靶架的通孔内；按照沉孔从小到大的顺序，使用轻气炮同时在多个前靶板上施加大小相同的冲击力；利用高精度的电子计算机断层扫描仪监测每个前靶板的内部细观损伤演化；本方案在靶架上一次性加载多个靶板，提升了轻气炮平板撞击实验的效率以及层裂实验的实验效率和加载条件的控制精度，提高探索材料层裂损伤过程的准确性。

技术领域

本发明实施例涉及层裂损伤实验技术领域，具体涉及一种高通量层裂损伤演化冻结实验模型及实现方法。

背景技术

物体高速碰撞造成材料损伤甚至结构的破坏大量存在于生产和生活各个领域，如汽车碰撞、机械加工中的飞屑、尤其在航天航空以及军事等领域中大量存在高速运动的物体，所以研究材料动态损伤破坏行为具有重大意义。

其中层裂是一种典型的动态损伤行为，由于压缩波在自由表面反射的稀疏波在材料内部相遇造成了材料的拉伸破坏，当拉伸应力超过层裂阈值后且加载脉宽足够的情况下，层裂损伤在材料内部萌生，且随着加载脉宽增长损伤逐渐严重，最终在材料在内部完全断裂。

现有利用一级轻气炮驱动飞片的平板撞击实验是研究材料层裂损伤演化的最主要的加载手段之一，传统的平板撞击往往一次仅仅对一块靶板进行加载，如果用于损伤演化研究需要进行多次加载，实验成本高且加载过程中无法保证除控制变量外其他加载条件完全相同，并且无后靶板的中止作用，无法获取层裂损伤的演化过程。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种高通量层裂损伤演化冻结实验模型及实现方法，采用在靶架上一次性加载多个靶板，大大提升了轻气炮平板撞击实验的效率，同时提升了层裂实验的实验效率和加载条件的控制精度，提高探索材料层裂损伤过程的准确性，以解决现有技术中单次靶板撞击造成的实验效率低，以及更换靶板加载条件控制不一致，无法获取层裂损伤的演化过程的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：一种高通量层裂损伤演化冻结实验模型，包括具有一定刚度且阻抗较低的靶架，所述靶架上设有若干均匀分布且尺寸相同的通孔，所述靶架在每个通孔位置安装有沉孔深度各不相同的后靶板，所述通孔在后靶板的相对端设有前靶板。

作为本发明的一种优选方案，所述后靶板的总厚度略大于前靶板的两倍厚度，所述后靶板的沉孔直径略大于前靶板的总直径，所述后靶板的沉孔边缘与靶架的平面固定贴合。

作为本发明的一种优选方案，所述后靶板的沉孔中心点与靶架的通孔中心点重合。

作为本发明的一种优选方案，所述通孔的直径尺寸与前靶板的直径尺寸相比具有正公差，所述前靶板内嵌安插在通孔内，并且所述靶架的厚度略小于前靶板的厚度。

作为本发明的一种优选方案，所述通孔之间的间距由后靶板尺寸决定。

作为本发明的一种优选方案，所有的前靶板在通孔或后靶板沉孔的深度保持一致。

另外本发明还提供了一种高通量层裂损伤演化冻结实验模型的实现方法，包括如下步骤：

步骤100、将前靶板内嵌在靶架的通孔内，通过研磨保证前靶板的一个端面与靶架表面平齐，前靶板的另一端面略高于靶架；

步骤200、在多个后靶板的沉孔端设置直径相同深度不同的沉孔，根据沉孔的孔深从小到大的顺序，依次将后靶板沉孔端面固定安装在靶架上；

步骤300、按照沉孔从小到大的顺序，使用轻气炮同时在多个前靶板上施加大小相同的冲击力；