[发明专利]一种爆炸实验装置及一维爆炸应力实验方法

权利要求书

1.一种爆炸实验装置，其特征在于，所述实验装置包括高速摄影相机(1)、数据处理装置(2)、超动态应变采集仪(3)以及爆炸加载装置(5)；所述高速摄影相机(1)和所述超动态应变采集仪(3)分别与所述数据处理装置(2)电连接，从而实现数据传输；所述爆炸加载装置(5)能够安装于试件(13)上，从而在爆炸过程中对所述试件(13)进行加载；所述试件(13)上安装有多组应变片，多组所述应变片通过桥盒分别与所述超动态应变采集仪(3)电连接，从而测得各测点在爆炸应力作用下的应变随时间的变化关系，以表征爆炸应力波在试验材料中的衰减关系；所述试件(13)的表面喷涂有多组条纹；所述高速摄影相机(1)的镜头对着所述试件(13)上的条纹，并能够在爆炸时采集所述条纹的位移；

其中，所述试件(13)沿竖直方向设置，所述试件(13)的表面沿竖直方向喷涂有多组黑白相间的斑马条纹，所述高速摄影相机(1)位于所述斑马条纹的一侧，所述试件(13)的底部与透射杆(10)连接，所述透射杆(10)的底部设置于能量吸收装置(12)上，所述爆炸加载装置(5)设置于所述试件(13)的顶部；所述斑马条纹和所述透射杆(10)上分别设有应变片，通过测得所述应变片的应变来反算实验材料尾端的应力变化过程，并作为材料的应力边界条件；

所述爆炸加载装置(5)包括封堵盖(51)和底座(53)，所述底座(53)内设有腔体，所述腔体沿竖直方向延伸至所述底座(53)的上端面；所述封堵盖(51)能够放置于所述腔体内，并封堵所述腔体；所述腔体底部用于盛放炸药(55)，所述封堵盖(51)的侧面上套设有橡胶圈(54)，所述橡胶圈(54)的外径大于所述腔体的内径，从而使得所述封堵盖(51)能够通过所述橡胶圈(54)挂设于所述腔体内。

2.根据权利要求1所述的爆炸实验装置，其特征在于，所述底座(53)的侧壁上设有排烟孔(52)，所述排烟孔(52)沿水平方向连通所述腔体和外界；所述腔体的内部设有垫片，所述垫片用于盛放炸药；所述底座(53)的底部设有安装槽(56)，所述底座(53)通过所述安装槽(56)安装在所述透射杆(10)的顶部；所述橡胶圈(54)能够在所述封堵盖(51)上移动，从而调节所述封堵盖(51)伸入所述腔体内的深度，进而改变装药空间的大小，通过控制装药空间和装药量的比例，可以实现不同耦合程度对爆炸应力的影响。

3.根据权利要求2所述的爆炸实验装置，其特征在于，所述垫片能够将所述炸药(55)和所述试件(13)隔开，从而把爆炸产生的复杂应力简化为一维应力作用在所述试件(13)的表面；所述垫片的厚度能够改变，从而实现不同脉冲宽度和应力加载时间。

4.根据权利要求1所述的爆炸实验装置，其特征在于，所述能量吸收装置(12)包括底盘，所述底盘为钢制套筒结构，所述底盘内设有橡胶垫；所述底盘的内径为51mm，所述底盘的高度为40mm；所述封堵盖(51)、所述试件(13)、所述透射杆(10)以及所述底盘处于一条轴线上；所述透射杆(10)的一端抹有凡士林，并与所述试件(13)平滑连接。

5.根据权利要求1所述的爆炸实验装置，其特征在于，多组所述应变片包括第一组应变片(6)、第二组应变片(7)、第三组应变片(8)以及第四组应变片(9)，所述第一组应变片(6)、所述第二组应变片(7)、所述第三组应变片(8)以及所述第四组应变片(9)沿竖直方向间隔50mm布置于所述斑马条纹的两侧；所述透射杆(10)上还设有第五组应变片(11)；所述第一组应变片(6)、所述第二组应变片(7)、所述第三组应变片(8)、所述第四组应变片(9)以及所述第五组应变片(11)分别以半桥连接的方式接入桥盒，所述桥盒通过导线与所述超动态应变采集仪(3)电连接。

6.根据权利要求5所述的爆炸实验装置，其特征在于，所述试件(13)为圆柱形红砂岩材质，所述试件(13)的直径为Ф50mm，所述试件(13)的高度为400mm；所述透射杆(10)为钢杆，所述钢杆的直径为50mm，所述钢杆的高度300mm；所述透射杆(10)与所述试件(13)光滑平接；相邻所述斑马条纹之间间距为2mm；每一组所述应变片包括两片应变片，两片所述应变片对称设置于所述试件(13)的左右两侧。