[发明专利]测量爆炸产物能量分配比例关系的实验系统及方法

说明书

本发明提供测量爆炸产物能量分配比例关系的实验系统及方法，所述实验系统包括爆炸加载装置、速度采集装置、应变采集装置以及计算机；爆炸加载装置能够装载于钢杆上，从而能够在爆炸过程中向钢杆施加平面波加载；速度采集装置与计算机电连接，并用于测量爆炸加载装置中的盖板在爆炸过程中的飞行速度；应变采集装置与计算机电连接，并用于测量钢杆在不同不耦合系数下爆炸过程中的应力变化；本发明提供的测量爆炸产物能量分配比例关系的实验系统及方法，能够研究爆炸产物中爆炸应力波和爆生气体的能量分配比例、测试不同约束条件下爆生气体的作用能力，对于有效利用炸药能量、保证爆破质量，提升爆破效率以及提高施工效率有着重要意义。

技术领域

本发明属于测量爆炸产物能量分配比例关系技术领域，具体涉及测量爆炸产物能量分配比例关系的实验系统及方法。

背景技术

现有工程中常常对炸药爆轰过程产生的巨大能量进行有益利用，例如，楼房爆破拆除时要求爆炸能量准确、有序地作用在楼房主要承载部位；城市地铁隧道爆破开挖时要能精准的控制爆炸产物携带的能量，防止对围岩体、结构体过度破坏和过量的爆破振动对地面建筑的损伤。因此，为了解决这些问题，工程中常采用改变炸药的装药形式、调整爆破参数等方式进行优化，其优化方式的好坏可以用爆炸产物的能量利用率进行表征，炸药爆炸在极短的时间释放出巨大的能量，主要是以爆炸应力波和爆生气体进行传播；目前，对爆炸近区能量和强度等参数的实验测量还很难实现；准确掌握爆炸应力波和爆生气体携带的能量，可以更好的利用炸药爆轰过程，服务我国工程爆破行业。

现有技术中研究认为，炸药爆炸后产生爆炸应力波和爆生气体，被爆物内最初裂隙的形成是由爆炸应力波造成的，随后爆生气体楔入被爆目标物内最初形成的裂隙，并在准静态压力作用下，使由爆炸应力波形成的裂隙进一步扩展，最终导致被爆物的破碎；然而，极少研究能分离爆炸产物中爆炸应力波和爆生气体的能量分配比例，关于测试不同约束条件下爆生气体作用能力的实验系统和方法也十分有限。

基于上述爆炸产物能量分配比例中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种测量爆炸产物能量分配比例关系的实验系统及方法，旨在解决现有爆炸产物能量分配比例关系实验测试的问题。

本发明提供的测量爆炸产物能量分配比例关系的实验系统，所述实验系统包括爆炸加载装置、速度采集装置、应变采集装置以及计算机；爆炸加载装置能够装载于钢杆上，从而能够在爆炸过程中向钢杆施加平面波加载；速度采集装置与计算机电连接，并用于测量爆炸加载装置中的盖板在爆炸过程中的飞行速度；应变采集装置与计算机电连接，并用于测量钢杆在不同不耦合系数下爆炸过程中的应力变化。

进一步地，爆炸加载装置包括盖板、套筒以及垫片；套筒下端的通道能够套接在钢杆上；垫片设置于套筒的通道内，并位于钢杆的上端；垫片用于盛放炸药；盖板设置于套筒的通道内，并位于垫片的上端；盖板能够与套筒相分离；爆炸加载装置能够通过调节盖板与炸药之间的距离，从而改变通道内的药仓空间，进而实现相同药量在不同不耦合系数和不同大小的约束作用下爆炸对钢杆进行平面波加载。

进一步地，套筒的通道内设有圆环卡槽，垫片呈水平状卡接在圆环卡槽上；盖板上套接有橡胶圈，橡胶圈的外径大于通道的内径；盖板的一端设置于套筒的通道内，并通过橡胶圈挂接在套筒的上端面。

进一步地，钢杆为已知杨氏模量的钢杆，钢杆的高度为400mm，钢杆的直径为50mm；套筒和钢杆的材料一致；垫片为钢制材料制成。

进一步地，垫片的直径为50mm，垫片的厚度为10mm；套筒的内径为51mm，套筒的外径为71mm，套筒的高度为50mm；圆环卡槽的外径为51mm，圆环卡槽的内径为49mm，圆环卡槽的厚度为1mm，圆环卡槽距离套筒底部的距离为15mm；盖板的直径为50mm，盖板的高度为40mm。