本发明专利技术公开了一种远场均布爆炸载荷模拟加载装置及试验方法，包括爆炸室、悬挂件、整流管、目标结构件、压力传感器、激光测振仪和显示终端；爆炸室一端开放，另一端连接整流管，爆炸室内腔与整流管内腔贯通；悬挂件设置在爆炸室顶部，且悬挂件能够沿着整流管轴线方向来回移动；整流管用于对爆炸冲击波进行整形；目标结构件连接在整流管的末端，压力传感器用于检测目标结构表面的压力载荷，激光测振仪对准目标结构，用于测量目标结构的结构响应；本发明专利技术的加载装置具有压力峰值和比冲量可调控的功能，可用于开展不同压力峰值、比冲量组合作用下目标结构的毁伤效应研究，可为大当量装药远场爆炸载荷下典型目标结构的毁伤研究提供支撑。炸载荷下典型目标结构的毁伤研究提供支撑。炸载荷下典型目标结构的毁伤研究提供支撑。
【技术实现步骤摘要】
一种远场均布爆炸载荷模拟加载装置及试验方法
[0001]本专利技术属于爆炸毁伤
，具体涉及一种远场均布爆炸载荷模拟加载装置及试验方法。
技术介绍
[0002]根据弹药与目标距离的不同，目标结构表面的爆炸载荷常呈现出不同的特征。如，当弹药近距离爆炸时，结构表面爆炸载荷的特征为时空分布不均匀，且超压峰值高、脉宽短；而当弹药距离目标较远时，结构表面的爆炸载荷往往是均匀分布的，且超压峰值低、脉宽长。现有研究表明，对于大当量弹药，远场爆炸载荷仍能对车辆、建筑等目标产生明显的破坏效果。因此，开展低峰值、长脉宽、均匀分布的远场爆炸载荷作用下结构的破坏机理研究是有意义的。然而，开展弹药远场爆炸对结构的破坏效应研究存在试验成本高、周期长、实施难度大且无法大量开展的问题，因此有必要研制载荷可控的远场爆炸载荷模拟加载装置并建立相应的试验方法。
[0003]当前，国内外均已形成了一些均布爆炸载荷模拟加载装置和方法。国内方面，三医大有生物激波管，长度L＝43m，内径Ф＝1m，主要针对生物目标进行研究。兵器204所有直径100mm和50mm的高压激波管装置，能用于开展小尺寸结构毁伤试验。总参工程兵三所建成了长42m、重340吨的某型抗爆激波管用于开展模拟核爆对大型目标的毁伤试验装置。德国某研究所建成了加载段宽度为2.5m的方形开口冲击波加载装置，该装置实现了冲击波峰值与脉宽的参数化控制，可通过调节高压段的压力和长度调节加载段冲击波强度，该装置可用于加载钢筋混凝土和金属梁、板等结构。加拿大渥太华大学爆炸研究实验室建成了开口尺寸约2m
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2m的方形开口激波管装置，该装置包含驱动段、连接段、扩张段、和加载面四部分，加载平面上可安装各种形状的结构，可通过改变驱动段的长度和压力改变加载面上的冲击波压力
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冲量组合。
[0004]尽管当前已形成了一些远场均布爆炸载荷模拟加载装置，但这些装置仍存在以下不足：一方面，当前的加载装置大多是基于高压气体驱动的，这会导致冲击波在管体内多次反射，进而结构表面会形成具有多波次特征的载荷曲线，与实际情况的单波次冲击波载荷波形不符；另一方面，部分基于炸药驱动的模拟装置主要面向于模拟核爆载荷下的大型整体目标毁伤特性研究，其仍存在试验成本过高等问题，完全无法支撑构件级小型目标毁伤试验的大量开展。
技术实现思路
[0005]基于上述技术问题，本专利技术提供了一种远场均布爆炸载荷模拟加载装置及试验方法，可实现均布冲击波超压峰值和比冲量的可调控加载，同时为远场均布爆炸载荷下目标结构的毁伤效应研究提供手段。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0007]一种远场均布爆炸载荷模拟加载装置，包括爆炸室、用于悬挂炸药装药的悬挂件、
整流管、目标结构件、压力传感器、激光测振仪和显示终端；
[0008]所述爆炸室一端开放，另一端连接所述整流管，所述爆炸室内腔与整流管内腔贯通；所述悬挂件设置在爆炸室顶部，且所述悬挂件能够沿着整流管轴线方向来回移动；所述整流管用于对爆炸冲击波进行整形；
[0009]所述目标结构件连接在所述整流管的末端；所述目标结构件包括主体板和设置在主体板上目标板；所述主体板上设置有特定形状的孔洞，所述目标板覆盖在所述孔洞上，孔洞处目标板的形状形成特定形状的目标结构；
[0010]所述压力传感器连接在目标结构件上，用于检测目标结构表面的压力载荷；所述激光测振仪对准所述目标结构，用于测量所述目标结构的结构响应；
[0011]所述显示终端连接所述压力传感器和激光测振仪，用于读取压力载荷和结构响应数据。
[0012]优选的，所述爆炸室为一端开放一端封闭的方形箱体结构，所述爆炸室的封闭端开设有通孔，所述通孔上连接有法兰。
[0013]优选的，所述爆炸室顶部开设有平行于整流管中轴线的狭缝，所述悬挂件设置在狭缝中。
[0014]优选的，所述爆炸室外周面上设置有加强板。
[0015]优选的，所述整流管包括管体和设置在管体两端的凸缘，其中一端的凸缘与爆炸室通过螺栓连接，另一端的凸缘与目标结构件通过螺栓连接。
[0016]优选的，所述整流管的长度为内径的3～5倍。
[0017]优选的，所述主体板包括第一端板和第二端板，所述第一端板和第二端板上分别设置有形状相同且位置对应的特定形状的孔洞，所述目标板夹设在第一端板和第二端板之间；所述第一端板、第二端板和目标板上均设置有螺栓孔和压力传感器安装孔，所述螺栓孔围绕第一端板、第二端板和目标板圆周方向均设置有若干个。
[0018]进一步的，所述压力传感器的感压面上设置有隔热层。
[0019]本专利技术还公开了一种远场均布爆炸载荷模拟加载试验方法，采用本专利技术所述的远场均布爆炸载荷模拟加载装置进行试验，包括以下步骤：
[0020]步骤1，将满足爆炸室抗爆量的炸药装药通过所述悬挂件悬挂于爆炸室内部，调整悬挂件位置使炸药装药放置于爆炸室内指定位置；
[0021]步骤2，确认测试系统处于工作状态，起爆炸药装药；
[0022]步骤3，通过显示终端读取压力载荷和结构响应数据，根据测试灵敏度将测量结果转换为压力和位移量；
[0023]步骤4，若已满足试验要求，结束试验；否则，重新调整炸药装药当量或调整悬挂件的位置，重复步骤1至步骤3，获得不同特征的均布爆炸载荷下目标结构的破坏特征。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0025](1)本专利技术的加载装置具有压力峰值和比冲量可调控的功能，可用于开展不同压力峰值、比冲量组合作用下目标结构的毁伤效应研究，可为大当量装药远场爆炸载荷下典型目标结构的毁伤研究提供支撑；
[0026](2)本专利技术的加载装置可通过百克级装药模拟百公斤级装药在爆炸远场的载荷特征，具有可模拟工况多、可重复使用的特点；
[0027](3)本专利技术的加载试验方法可通过调整炸药装药质量、炸药装药在爆炸室的位置实现不同压力峰值和比冲量的可控加载，该试验方法具有试验成本低、试验耗时短的特点。
[0028]以下结合附图及具体实施方式对本专利技术的其他优点进行说明。
附图说明
[0029]图1是本专利技术实施例记载的模拟加载装置整体结构示意图。
[0030]图2是本专利技术实施例记载的爆炸室结构示意图。
[0031]图3是本专利技术实施例记载的整流管的结构示意图。
[0032]图4是本专利技术实施例记载的第一端板或第二端板的结构示意图。
[0033]图5是本专利技术实施例记载的目标板的结构示意图。
[0034]图6是本专利技术实施例记载的目标结构件的结构示意图。
[0035]图7是实施例中100g TNT炸药装药爆炸后的压力曲线；
[0036]图8是实施例中100g TNT炸药装药爆炸后目标结构重心的挠度历程曲线。
[0037]附图中各标号的含义：
[0038]1‑
爆炸室，2
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种远场均布爆炸载荷模拟加载装置，其特征在于，包括爆炸室(1)、用于悬挂炸药装药的悬挂件(2)、整流管(3)、目标结构件(4)、压力传感器(5)、激光测振仪(6)和显示终端(7)；所述爆炸室(1)一端开放，另一端连接所述整流管(3)，所述爆炸室(1)内腔与整流管(3)内腔贯通；所述悬挂件(2)设置在爆炸室(1)顶部，且所述悬挂件(2)能够沿着整流管(3)轴线方向来回移动；所述整流管(3)用于对爆炸冲击波进行整形；所述目标结构件(4)连接在所述整流管(3)的末端；所述目标结构件(4)包括主体板和设置在主体板上目标板(44)；所述主体板上设置有特定形状的孔洞(43)，所述目标板(44)覆盖在所述孔洞(43)上，孔洞(43)处目标板的形状形成特定形状的目标结构；所述压力传感器(5)连接在目标结构件(4)上，用于检测目标结构表面的压力载荷；所述激光测振仪(6)对准所述目标结构，用于测量所述目标结构的结构响应；所述显示终端(7)连接所述压力传感器(5)和激光测振仪(6)，用于读取压力载荷和结构响应数据。2.如权利要求1所述的远场均布爆炸载荷模拟加载装置，其特征在于，所述爆炸室(1)为一端开放一端封闭的方形箱体结构，所述爆炸室(1)的封闭端开设有通孔(101)，所述通孔(101)上连接有法兰(8)。3.如权利要求1或2所述的远场均布爆炸载荷模拟加载装置，其特征在于，所述爆炸室(1)顶部开设有平行于整流管中轴线的狭缝(102)，所述悬挂件(2)设置在狭缝(102)中。4.如权利要求1或2所述的远场均布爆炸载荷模拟加载装置，其特征在于，所述爆炸室(1)外周面上设置有加强板(9)。5.如权利要求1所述的远场均布爆炸载荷模拟加载装置，其特征在于，所述整流管(3)包括管体(...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏巍，毛伯永，张玉磊，张俊锋，翟红波，
申请(专利权)人：西安近代化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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