一种地表冲击波环境化爆模拟实验检验装置及检验方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种对环境化爆模拟实验进行校核的检验装置，具体涉及一种地表冲击波环境化爆模拟实验检验装置及检验方法。解决了现有检验方法存在校核结果可信度低，以及成本高、模拟结果不准确的技术问题。本发明专利技术装置包括载荷模拟单元、覆土模拟单元和起爆测试单元；载荷模拟单元包括基座、爆炸腔体、填充材料和爆炸源组件；爆炸腔体套装在基座上并可调节两者的相对高度；覆土模拟单元包括框架结构、底板和填土；基座、爆炸腔体、底板和框架结构形成封闭的爆炸内腔；爆炸源组件通过填充材料固定在爆炸内腔内；填土填装在框架结构内；起爆测试单元包括压力传感器、起爆线、数据采集设备和起爆器；数据采集设备分别与压力传感器和起爆器电连接。器电连接。器电连接。

【技术实现步骤摘要】
一种地表冲击波环境化爆模拟实验检验装置及检验方法


[0001]本专利技术涉及一种对地表冲击波环境化爆模拟实验的加载方案及实验参数进行校核的检验装置，具体涉及一种地表冲击波环境化爆模拟实验检验装置及检验方法。

技术介绍

[0002]大当量爆炸下材料及结构的力学特性及动力学响应过程是爆炸实验力学研究的一类经典课题。大当量触地或近地爆炸发生时，爆炸能量将以冲击波的形式向外传播并发散，其中一部分直接作用于地面，形成直接地冲击，而另一部分则耦合至空气并向外发散，在其沿地表传播路径上，将会形成一种低幅值，长脉宽的附加脉冲载荷，即地表冲击波环境。在实际研究中，考虑到真实地表冲击波环境构筑存在实验场地选择困难、实验成本高、影响范围大的问题，在实际研究中，通常采用模拟实验方法构筑地表冲击波环境。
[0003]目前，常用的载荷模拟方法包括小比例尺模型实验以及离心模型实验，该两种等效是以量纲分析方法为基础，通过尺寸缩放来实现实验物理问题的等效。其中小比例尺模型实验，难以正确模拟实际的重力效应，实验结果的准确性和真实可靠性有待探讨。而离心模型实验的实施通常依赖于离心机，因而需要将结构缩放至实验室水平，对于爆心距远大于结构尺寸的地表冲击波加载问题，由于尺寸缩放是对实验结构及爆心距等比例缩放，考虑到结构及加工尺寸有限，缩放后实验尺寸仍难以达到实验室级别；此外，在缩放后结构还应满足材料力学的等效性，对于某些复杂结构，等效力学性能的结构或材料构筑仍存在很大技术困难。
[0004]现有技术提供了一种采用空腔内炸药阵列起爆，覆盖土层保压的原位实验方法，可以通过小当量爆炸构筑真实的地表冲击波环境，相比于大当量爆炸实验具有可控性好、安全性高及实验成本低等优点。由于该实验方法所模拟的爆炸初始压力及压力衰减过程受到炸药装药密度、炸药类型、填土厚度、填土力学性能等多个非线性因素的影响，在实际实施中，需要预先对原位实验的加载方案及实验参数进行校核，以保证原位实验达到预期效果。目前原位实验的加载方案及实验参数常通过数值模拟方法及原位小范围实验进行确定，但该类方法在实施中仍存在以下问题：
[0005](1)数值模拟方法虽然成本低，但考虑到选用参数及物态模型常与实际情况存在一定区别，因而结果可信度有待商榷；
[0006](2)原位小范围实验虽然在理论上可以检验数值模拟方法所得实验方案及参数的可靠性，但该种方法需要在野外开展实验，实验实施人力及经济成本较高，其次，小范围原位实验加载时，空腔的边界效应较为明显，因此模拟结果常会低于实际加载实验。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的解决数值模拟方法及原位小范围实验校核方法存在校核结果可信度难以保证，以及野外模拟实验成本较高、模拟结果不准确的技术问题，而提供一种地表冲击波环境化爆模拟实验检验装置及检验方法。本专利技术实验检验装置及检验方法采用刚性结
构近似模拟对称边界条件，从而在实验室即可实现大面积地表冲击波化爆模拟实验的等效模拟，无需在野外开展实验，可大大的减少人力及经济成本较高，同时确保模拟结果的准确性。
[0008]本专利技术的技术解决方案是：
[0009]本专利技术一种地表冲击波环境化爆模拟实验检验装置，其特殊之处在于：包括载荷模拟单元、覆土模拟单元和起爆测试单元；
[0010]所述载荷模拟单元包括基座、两端开口的爆炸腔体、填充材料和爆炸源组件；
[0011]所述爆炸源组件包括炸药和起爆雷管；
[0012]所述爆炸腔体下部的内型面与基座上部的外型面适配，爆炸腔体下部密封套装在基座上并且可沿基座上下移动，进而调节爆炸腔体与基座的相对高度；
[0013]所述覆土模拟单元包括两端开口的框架结构、底板和填土；
[0014]所述框架结构的下端与爆炸腔体的上端密封固连；
[0015]所述底板密封设置在框架结构内靠近下端面位置，且基座上端、爆炸腔体、底板和框架结构形成封闭的爆炸内腔；
[0016]所述爆炸源组件通过填充材料固定在爆炸内腔内，并使爆炸中心点位于爆炸内腔中心位置处；
[0017]所述填土填装在框架结构内，用于等效模拟大型原位加载实验的顶部覆土；
[0018]所述起爆测试单元包括压力传感器、起爆线、数据采集设备和起爆器；
[0019]所述压力传感器用于测量爆炸内腔的压力变化；
[0020]所述起爆雷管通过起爆线与起爆器电连接；
[0021]所述数据采集设备分别与压力传感器和起爆器电连接。
[0022]进一步地，所述载荷模拟单元还包括调节螺栓组件，调节螺栓组件用于支撑爆炸腔体以及调节爆炸腔体与基座的相对高度；所述基座的下端沿周向设置有向外延伸的第一连接耳；所述爆炸腔体的下端设置有与第一连接耳对应的第二连接耳；所述两个第一连接耳与对应的第二连接耳通过调节螺栓组件连接。
[0023]进一步地，所述调节螺栓组件包括多个双螺母螺栓和四个三螺母螺栓；所述四个三螺母螺栓分别分布在两个第一连接耳和对应第二连接耳的角部，每个三螺母螺栓依次穿过第一连接耳的角部和对应的第二连接耳角部紧固，且三螺母螺栓的中间螺母上端面与第二连接耳角部的下端面接触，用于支撑爆炸腔体；所述多个双螺母螺栓均匀分布三螺母螺栓之间，每个双螺母螺栓依次穿过第一连接耳和对应的第二连接耳紧固。
[0024]进一步地，所述起爆测试单元还包括传感器安装座；所述传感器安装座设置在基座的上端；所述压力传感器安装在传感器安装座上。
[0025]进一步地，所述载荷模拟单元还包括堵头螺母；所述爆炸腔体的侧面设置有螺纹孔；所述堵头螺母固连在爆炸腔体侧面的螺纹孔内；所述堵头螺母的中心沿轴向设置有导线孔，所述起爆线的前端与爆炸源组件连接，后端通过导线孔引出与起爆器电连接。
[0026]进一步地，所述基座的中心设置有贯通上下且同轴的台阶孔，台阶孔的大端位于上方，台阶孔的大端为传感器座安装孔，小端为引线孔；所述传感器座安装孔的内径与传感器安装座外径尺寸适配，传感器安装座设置在传感器座安装孔内；所述基座的底面开设有从引线孔下端到基座边部的引线槽；所述压力传感器的信号传输线沿引线孔和引线槽引出
与数据采集设备电连接。
[0027]进一步地，所述框架结构的内侧面设置有沿高度方向的标尺；所述爆炸腔体上端的内侧面沿周向设置有台阶结构，台阶面上设置有与框架结构的下端面适配的方形凹槽，所述框架结构的下端面与方形凹槽槽底密封固连；所述基座与爆炸腔体的连接处之间设置有多个第一密封圈；所述基座与传感器安装座的连接处之间设置有第二密封圈；所述框架结构下端面与方形凹槽槽底的连接处之间设置有第三密封圈；所述框架结构的内侧面靠近下端面位置处设置有径向延伸且位于同一水平高度的多个挡块，所述底板放置在多个挡块上。
[0028]进一步地，所述框架结构包括两个相对设置的第一挡土板和两个相对设置的第二挡土板，两个第一挡土板和两个第二挡土板合围固定形成矩形框架结构；所述标尺设置在两个第二挡土板的内侧面，所述多个挡块设置在两个第二挡土板下端的内侧面和/或两个第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地表冲击波环境化爆模拟实验检验装置，其特征在于：包括载荷模拟单元、覆土模拟单元和起爆测试单元；所述载荷模拟单元包括基座(1)、两端开口的爆炸腔体(2)、填充材料(3)和爆炸源组件(4)；所述爆炸源组件(4)包括炸药和起爆雷管；所述爆炸腔体(2)下部的内型面与基座(1)上部的外型面适配，爆炸腔体(2)下部密封套装在基座(1)上并且可沿基座(1)上下移动，进而调节爆炸腔体(2)与基座(1)的相对高度；所述覆土模拟单元包括两端开口的框架结构、底板(9)和填土(8)；所述框架结构的下端与爆炸腔体(2)的上端密封固连；所述底板(9)密封设置在框架结构内靠近下端面位置，且基座(1)上端、爆炸腔体(2)、底板(9)和框架结构形成封闭的爆炸内腔；所述爆炸源组件(4)通过填充材料(3)固定在爆炸内腔内，并使爆炸中心点位于爆炸内腔中心位置处；所述填土(8)填装在框架结构内，用于等效模拟大型原位加载实验的顶部覆土；所述起爆测试单元包括压力传感器(11)、起爆线(14)、数据采集设备(15)和起爆器(16)；所述压力传感器(11)用于测量爆炸内腔的压力变化；所述起爆雷管通过起爆线(14)与起爆器(16)电连接；所述数据采集设备(15)分别与压力传感器(11)和起爆器(16)电连接。2.根据权利要求1所述的一种地表冲击波环境化爆模拟实验检验装置，其特征在于：所述载荷模拟单元还包括调节螺栓组件(5)，调节螺栓组件(5)用于支撑爆炸腔体(2)以及调节爆炸腔体(2)与基座(1)的相对高度；所述基座(1)的下端沿周向设置有向外延伸的第一连接耳；所述爆炸腔体(2)的下端设置有与第一连接耳对应的第二连接耳；所述两个第一连接耳与对应的第二连接耳通过调节螺栓组件(5)连接。3.根据权利要求2所述的一种地表冲击波环境化爆模拟实验检验装置，其特征在于：所述调节螺栓组件(5)包括多个双螺母螺栓和四个三螺母螺栓；所述四个三螺母螺栓分别分布在两个第一连接耳和对应第二连接耳的角部，每个三螺母螺栓依次穿过第一连接耳的角部和对应的第二连接耳角部紧固，且三螺母螺栓的中间螺母上端面与第二连接耳角部的下端面接触，用于支撑爆炸腔体(2)；所述多个双螺母螺栓均匀分布三螺母螺栓之间，每个双螺母螺栓依次穿过第一连接耳和对应的第二连接耳紧固。4.根据权利要求1或2或3所述的一种地表冲击波环境化爆模拟实验检验装置，其特征在于：所述起爆测试单元还包括传感器安装座(12)；所述传感器安装座(12)设置在基座(1)的上端；所述压力传感器(11)安装在传感器安装座(12)上。5.根据权利要求4所述的一种地表冲击波环境化爆模拟实验检验装置，其特征在于：
所述载荷模拟单元还包括堵头螺母(13)；所述爆炸腔体(2)的侧面设置有螺纹孔；所述堵头螺母(13)固连在爆炸腔体(2)侧面的螺纹孔内；所述堵头螺母(13)的中心沿轴向设置有导线孔，所述起爆线(14)的前端与爆炸源组件(4)连接，后端通过导线孔引出与起爆器(16)电连接。6.根据权利要求5所述的一种地表冲击波环境化爆模拟实验检验装置，其特征在于：所述基座(1)的中心设置有贯通上下且同轴的台阶孔，台阶孔的大端位于上方，台阶孔的大端为传感器座安装孔，小端为引线孔；所述传感器座安装孔的内径与传感器安装座(12)外径尺寸适配，传感器安装座...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凯凯，卢强，丁洋，刘赟哲，陶思昊，李翱，白武东，李鹏毅，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：