【技术实现步骤摘要】
本专利技术创造属于石化企业安全领域，尤其是涉及撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置及方法。
技术介绍
1、爆破片作为一种精密的安全泄放元件，广泛应用于压力容器与管道等具有超压风险的装置上，其作用为当承压设备超压时迅速泄压，避免因内部压力过高而导致容器爆炸。作为安全保护装置的最后防线，其安装的设备大多是易燃、易爆有毒介质的容器，正常工作绝不允许有泄漏或泄放，而发生异常时应准确及时将高温介质和超压泄放至容器外部，进而避免容器爆炸事故发生。相关标准及法规的制定与施行为爆破片科学、合理地设计、制造及使用提供了依据。然而，随着应用场合的不断扩大，作为裸露于外界环境中的爆破片易受撞击物撞击而发生形变或失效，进而引发不可避免的事故发生，给石化企业带来巨大的安全隐患问题。
2、爆破片作为一次性幵启安全装置，其动作的准确性和可靠性至关重要。由于其特殊性，国际上通常采用型式试验来对其质量和性能以及对制造厂的制造能力进行评价。同时，我国根据《国务院对确需保留的行政审批项目设定行政许可的决定》规定，安全附件的设计、制造单位应取得相应许可，所生产的产品应按国家标准在指定机构进行型式试验。国外对爆破片产品的研究与检验已经成熟，而我国尚缺少成熟的研究与检测管理机构，特别是受外部撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置及检测技术。我国急需开展爆破片失效形式分析及爆破性能的基础理论和试验研究，这对于推动爆破片质量品质的提升，完善现有标准与规范有重要促进作用。同时，这对于完善动态载荷工况下爆破片失效理论和爆破压力预测方法，确
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置及方法，包括：
2、可视化承压系统、撞击系统、可调式升降支座系统、进气速率调控系统、点火系统、高压气体预混系统、水浴加热/冷却系统、压力采集系统、温度采集系统、位移应变采集系统、高速红外采集系统、图像采集系统、纹影系统、爆破片装置、同步控制系统、程序控制与数据采集系统；
3、程序控制与数据采集系统结合同步控制器，分别与撞击系统、进气速率调控系统、点火系统、压力采集系统、温度采集系统、位移应变采集系统、高速红外采集系统、图像采集系统、纹影系统连接；
4、所述可视化承压系统由可视化承压容器10、第一可视化窗口12-1、第二可视化窗口12-2、可视化法兰导管40组成；可视化承压容器10前后安装第一可视化窗口12-1，上下通过法兰密封且其右侧壁面与可视化法兰导管40相连；第二可视化窗口12-2安装在可视化法兰导管40前后，实现对爆破片爆破后火焰流场变化的观察研究；第一可视化窗口12-1，实现其内部爆炸流场火焰和冲击波及高速升压速率下动态载荷冲击作用于爆破片流场流动特性及过程，以及不同爆破片破裂失效形式下其内部流场的流动特性与变化过程的观察研究；
5、所述可视化承压容器10顶端法兰通过球阀与高精度压力表15相连，测定其内部压力，并安装有排气口13；可视化承压容器10底端法兰连接有空气压缩机19-1和真空泵18，实现可视化承压容器10内部确定的真空度和超压，以及配合排气口13实现其内部燃烧爆炸产物的吹扫与置换。
6、所述撞击系统由撞击头36、高精度力值传感器26、发射杆38、红外激光位移测量器28、炮管29、高压空气发射器31、精密数显压力表3-2、空气压缩机19-2、同步控制器35、程序控制与数据采集系统37组成；其中：炮管29内部安装有发射杆38，撞击头36设置于炮管29外部，撞击头36与发射杆38的一端连接，炮管29和发射杆38的另一端连接到高压空气发射器31上；撞击头36上设置有高精度力值传感器26，炮管29上设置有红外激光位移测量器28；撞击系统其功能为发射确定冲击能量的撞击物撞击爆破片25使其发生损伤失效；通过第二精密数显压力表3-2确定其撞击系统的发射压力；在达到设定压力值时，关闭空气压缩机19-2及与其连接的电磁阀；同时，通过同步控制器35和程序控制与数据采集系统37控制与炮管29连接的电磁阀，实现发射杆38和撞击头36的发射；空气压缩机19-2为撞击系统内部高压储气室提供气源。炮管29上开有孔洞，实现发射杆38发射以后压缩气体的泄放。发射杆38上加工有两个闭气环凹槽，闭气环凹槽中安装有尼龙密封圈30；高精度力值传感器26、撞击头36与发射杆38通过螺栓连接，通过高精度力值传感器26，可实现对撞击瞬时力值的实时探测；红外激光位移测量器28安装在炮管29上，可确定撞击的距离与位置。
7、所述高压空气发射器31外壳为不锈钢材质，其内部结构为顶部安装程序控制器31-4，内部安装有两个电磁阀和一个高压储气室31-3，程序控制器31-4连接同步控制器35控制两个电磁阀的开启与关闭；
8、在金属爆破片爆破性能与影响因素实验研究中，可知反拱爆破片成形是大塑性变形后，形成的准球冠，其失稳压力与材料的抗拉强度有关，根据大量有限元分析和试验结果，考虑了材料强度、球冠高度、泄放口径和膜片厚度等因素，得出其失稳压力计算公式(1)：
9、
10、式中k为与材料相关的系数；h为拱高，mm；d为口径，mm；s为爆破片壳体的厚度，mm；σ为材料的抗拉强度极限，mpa。有相关实验发现，爆破片球壳的失稳载荷与材料的
11、所述可调式升降支座系统由剪刀式手动升降台32、步进电机33、步进电机控制器34、数控拖板滑台27组成，数控拖板滑台27上设置有剪刀式手动升降台32，数控拖板滑台27右侧设置有步进电机33，步进电机控制器34与步进电机33连接；通过步进电机33和步进电机控制器34的调控实现撞击系统撞击位置的水平距离调控；通过剪刀式手动升降台32实现撞击系统撞击位置高度的调控；结合红外激光位移测量器28确定撞击的距离与位置。
12、所述进气速率调控系统由流量计7、智能调控阀8、电动控制柜9组成；在预混罐2与可视化承压容器10的连接管道上，设置流量计7和智能调控阀8，电动控制柜9分别与流量计7和智能调控阀8连接，智能调控阀8再通过同步控制器35连接到程序控制与数据采集系统37，管道通过单向阀16与可视化承压容器10左侧壁面相连接，其功能为通过调控高压气体的流速和进气速率进而调控可视化承压容器10内部的升压速率，具体为流量计7通过球阀与预混罐2相连接，测定高压进气速率流量。通过电动控制柜9调控智能调控阀，进而改变进气速率并改变可视化承压容器10内部的升压速率；单向阀16防止可视化承压容器10内部超压和火焰的反向传播；容器内部的升压速率能够明显影响爆破片的破裂过程，通过调整进气速率，在不同撞击强度条件下，可实现动态载荷爆破片损伤后爆破压力与爆破性能的影响研究：
13、将具有稳定升压速率的bc段作为动态升压阶段，b点为动态升压阶段起点，记为pb，c点为动态升压阶段的终点，c点压力值即为爆破片在动态爆破试验中的实际动态爆破压力，记为pc，<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置，其特征在于：
9.根据权利要求1所述的撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置，其特征在于：
10.根据权利要求1所述的撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实
11.根据权利要求1所述的撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置，其特征在于：
12.根据权利要求1所述的撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置，其特征在于：
13.根据权利要求1所述的撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置，其特征在于：
14.根据权利要求1-13所述的采用撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置进行测试的方法，其特征在于，测试步骤如下：
15.根据权利要求14所述的采用撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置进行测试的方法，其特征在于，测试步骤还包括：
...【技术特征摘要】
1.撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的撞击损伤爆破片动态载荷作用下破裂失效性能测试实验装置，其特征在于：
【专利技术属性】
技术研发人员：曹兴岩，李朝焰，王志荣，郑杨艳，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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