CN104266915B - 一种适用于动态光弹性实验的剪切波激发装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于动态光弹性实验的剪切波激发装置，包括激震器、传振器和击锤；所述传振器包括固定在模型加载孔中的传振管主体；所述激震器包括穿装在所述传振管主体内的牵引管，所述牵引管与所述传振管主体滑动连接，在所述牵引管的一端连接有封闭薄膜和击锤主体，在所述牵引管的另一端设有端盖；在所述牵引管内形成封闭空间，在所述封闭空间内填装有炸药，在所述炸药内预埋有引爆线；击锤主体设有中空结构，在所述中空结构内固定有横截钢丝网片。本发明将现有的落锤激震和炸药激震巧妙地结合在一起，解决了落锤激震体积大，适用范围小的问题，解决了炸药激震不能产生单一剪切波源以及安全隐患大的问题。

Description

一种适用于动态光弹性实验的剪切波激发装置
技术领域
本发明涉及一种动光弹法实验装置，特别是一种适用于动态光弹性实验的剪切波激发装置。
背景技术
动态光弹性实验方法是研究应力动态传播过程的一种有效实验手段，它通过等差条纹图的分布形式把模拟波的传播特征直观地反映出来。动态光弹性法同静态光弹性法的基本原理一样，都利用了光弹性材料的暂时双折射性现象，当光弹模型材料受力作用后，模型产生双折射效应，在圆偏振光场中得到代表应力场变化的等差条纹图。
现阶段动态光弹性实验中普遍采用的激震实验装置包括落锤、摆锤、小口径步枪、炸药和电磁脉冲撞击加载装置等。这些激震装置中落锤和摆锤的激振方式，其激震能量都是通过重力势能所提供，往往需要击锤或摆锤体积较大，质量较大，且需要较长的下落或下摆的距离以保证具有足够的激震能量，因此击锤或摆锤的激震方式适用的模型形状有限，且与多火花动态光弹性实验装置配合使用时延时控制困难；小口径步枪、炸药加载方式具有加载能量大，加载位置准确的优点，但实验过程中往往会有大量爆炸碎片飞出，存在安全隐患，且不能产生单一剪切波；而电磁脉冲撞击激震装置虽然有着可重复利用，激震位置准确的优点，但该装置在激震时存在不易固定，且加载时可能存在遮挡实验现象，影响拍摄系统对实验现象拍摄的缺点。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种适用于动态光弹性实验的剪切波激发装置，该装置能够提供稳定的剪切波，安全高效，适用范围广泛。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种适用于动态光弹性实验的剪切波激发装置，包括激震器、传振器和击锤；所述传振器包括固定在模型加载孔中的传振管主体，在所述传振管主体的一端设有固定在模型一侧的外翻边Ⅰ，在所述传振管主体的另一端设有固定在模型另一侧的外翻边Ⅱ，所述外翻边Ⅰ远离所述击锤，所述外翻边Ⅱ靠近所述击锤；所述激震器包括穿装在所述传振管主体内的牵引管，所述牵引管与所述传振管主体滑动连接，在所述牵引管的一端连接有封闭薄膜和击锤主体，在所述牵引管的另一端设有端盖；所述击锤主体与所述牵引管通过螺纹连接，所述封闭薄膜夹压在所述击锤主体和所述牵引管之间；在所述击锤主体上设有与所述外翻边Ⅱ相对的击打部；在所述牵引管内形成封闭空间，在所述封闭空间内填装有炸药，在所述炸药内预埋有引爆线；所述击锤包括所述击锤主体，所述击锤主体设有中空结构，在所述中空结构内固定有横截钢丝网片，所述横截钢丝网片位于所述封闭薄膜的外侧，所述引爆线的一端穿出所述端盖，所述引爆线的另一端穿出所述封闭薄膜和所述横截钢丝网片，所述引爆线与所述端盖和所述封闭薄膜分别密封连接。
在所述传振管主体与模型之间夹设有隔振缓冲套，所述外翻边Ⅰ的外侧固接有隔振缓冲环。
在所述炸药内预埋有延时控制线，所述延时控制线的一端穿出所述端盖，所述延时控制线的另一端穿出所述封闭薄膜和所述横截钢丝网片，所述延时控制线与所述端盖和所述封闭薄膜分别密封连接。
所述引爆线设置在所述封闭空间内的线段呈螺旋状。
本发明具有的优点和积极效果是：
一)将现有的落锤激震和炸药激震两个激震方法巧妙地结合在一起，解决了落锤激震体积大，适用范围小的问题，解决了炸药激震不能产生单一剪切波源以及安全隐患大的问题。
二)铁铬铝合金材质的引爆线能使炸药能量释放迅速充分，低熔点合金材质的延时控制线，使延时控制准确。
三)通过炸药爆炸产生的巨大能量推动击锤撞击传振器产生剪切波，并通过隔振缓冲套和隔振缓冲环有效地吸收了激震过程中产生的少量压缩波，能够避免二次撞击波的干扰。
四)在与多火花动态光弹性仪配合使用时，延时控制方便准确，并且本发明结构简单，使用安全，能够适用于各种形状的光弹模型。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的激震器左视图；
图3为本发明的击锤右视图；
图4为本发明的传振器右视图；
图5为本发明的延时控制线与电信号发射器连接的示意图。
图中：1、激震器；1-1、牵引管；1-2、引爆线；1-3、延时控制线；1-4、封闭胶泥；1-5、炸药；1-6、端盖；2、传振器；2-1、隔振缓冲环；2-2、外翻边Ⅰ；2-3、传振管主体；2-4、隔振缓冲套；2-5、外翻边Ⅱ；3、击锤；3-1、击锤主体；3-2、横截钢丝网片；4、模型；5、封闭薄膜；6、电信号发射器；7、电源。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图5，一种适用于动态光弹性实验的剪切波激发装置，包括激震器1、传振器2和击锤3。
所述传振器2包括固定在模型4加载孔中的传振管主体2-3，在所述传振管主体2-3的一端设有固定在模型4一侧的外翻边Ⅰ2-2，在所述传振管主体2-3的另一端设有固定在模型另一侧的外翻边Ⅱ2-5，所述外翻边Ⅰ2-2远离所述击锤3，所述外翻边Ⅱ2-5靠近所述击锤3。
所述激震器1包括穿装在所述传振管主体2-3内的牵引管1-1，所述牵引管1-1与所述传振管主体2-3滑动连接，在所述牵引管1-1的一端连接有封闭薄膜5和击锤主体3-1，在所述牵引管1-1的另一端设有端盖1-6。
所述击锤主体3-1与所述牵引管1-1通过螺纹连接，所述封闭薄膜5夹压在所述击锤主体1-1和所述牵引管1-1之间；在所述击锤主体1-1上设有与所述外翻边Ⅱ2-5相对的击打部。
在所述牵引管1-1内形成封闭空间，在所述封闭空间内填装有炸药1-5，在所述炸药1-5内预埋有引爆线1-2。在本实施例中，引爆线1-2的材质为铁铬铝合金。
所述击锤3包括所述击锤主体3-1，所述击锤主体3-1设有中空结构，在所述中空结构内固定有横截钢丝网片3-2，所述横截钢丝网片3-2位于所述封闭薄膜5的外侧。
所述引爆线1-2的一端穿出所述端盖1-6，所述引爆线1-6的另一端穿出所述封闭薄膜5和所述横截钢丝网片3-2，所述引爆线1-2与所述端盖1-6和所述封闭薄膜5分别密封连接。
在本实施例中，在所述传振管主体2-3与模型4之间夹设有隔振缓冲套2-4，用于吸收爆炸过程中产生的少量压缩波。在所述外翻边Ⅰ2-2的外侧固接有隔振缓冲环2-1，用于吸收二次撞击产生的干扰波。为了解决多火花动态光弹性实验装置延时控制困难的问题，将本发明用于多火花动态光弹性实验装置时，在所述炸药1-5内预埋有延时控制线1-3，所述延时控制线1-3的一端穿出所述端盖1-6，所述延时控制线1-6的另一端穿出所述封闭薄膜5和所述横截钢丝网片3-2，所述延时控制线1-3与所述端盖1-6和所述封闭薄膜5分别密封连接。在本实施例中，端盖1-6的密封采用其上固定封闭胶泥1-4的形式实现。使用时，将延时控制线1-3跨接在实验装置的电信号发射器6的两端，作为电信号发射器6的短路线，直接连在电源7的两端。所述延时控制线1-3的熔点应当高于炸药的引爆温度，使爆炸产生的热量将所述延时控制线1-3熔断。所述延时控制线1-3最好采用熔点为400～500°的低熔点合金。
为了使炸药1-5充分点燃，使所述引爆线1-2设置在所述封闭空间内的线段呈螺旋状。
开始实验前，在光弹材料模型4浇制前将传振器2置于模具设定位置，模型冷却定型后与传振器2紧密结合。实验时，使引爆线1-2通电，引爆线1-2迅速达到红热状态，从而迅速充分地引爆炸药1-5。装置的延时控制是通过由低熔点合金制成的延时控制线1-3、电信号发射器6和延时控制器完成，在炸药1-5未点燃时低熔点合金材质的延时控制线1-3将电信号发射器6短路，在炸药1-5爆炸时，巨大的热能将延时控制线熔断，电信号发射器6工作，向延时控制器发射电信号，在经过预先设好的延时时间后，延时控制器触发装置触发电火花光源，从而启动多火花系统产生多火花。剪切波的激发是由爆炸产生的巨大能量从钢丝网片3-1内侧瞬间释放，推动牵引管1-1带动击锤3迅速撞击传振器2，从而产生剪切波。爆炸过程中产生的少量压缩波由传振器2和模型之间的隔振缓冲套吸收，而固接在所述外翻边Ⅰ外侧的隔振缓冲环2-1则能有效吸收二次撞击产生的干扰波；爆炸可能产生的碎片由钢丝网片3-2拦截，保证了装置实验过程的安全。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种适用于动态光弹性实验的剪切波激发装置，其特征在于，包括激震器、传振器和击锤；
所述传振器包括固定在模型加载孔中的传振管主体，在所述传振管主体的一端设有固定在模型一侧的外翻边Ⅰ，在所述传振管主体的另一端设有固定在模型另一侧的外翻边Ⅱ，所述外翻边Ⅰ远离所述击锤，所述外翻边Ⅱ靠近所述击锤；
所述激震器包括穿装在所述传振管主体内的牵引管，所述牵引管与所述传振管主体滑动连接，在所述牵引管的一端连接有封闭薄膜和击锤主体，在所述牵引管的另一端设有端盖；
所述击锤主体与所述牵引管通过螺纹连接，所述封闭薄膜夹压在所述击锤主体和所述牵引管之间；在所述击锤主体上设有与所述外翻边Ⅱ相对的击打部；
在所述牵引管内形成封闭空间，在所述封闭空间内填装有炸药，在所述炸药内预埋有引爆线；
所述击锤包括所述击锤主体，所述击锤主体设有中空结构，在所述中空结构内固定有横截钢丝网片，所述横截钢丝网片位于所述封闭薄膜的外侧，
所述引爆线的一端穿出所述端盖，所述引爆线的另一端穿出所述封闭薄膜和所述横截钢丝网片，所述引爆线与所述端盖和所述封闭薄膜分别密封连接。
2.根据权利要求1所述的适用于动态光弹性实验的剪切波激发装置，其特征在于，在所述传振管主体与模型之间夹设有隔振缓冲套，所述外翻边Ⅰ的外侧固接有隔振缓冲环。
3.根据权利要求1所述的适用于动态光弹性实验的剪切波激发装置，其特征在于，在所述炸药内预埋有延时控制线，所述延时控制线的一端穿出所述端盖，所述延时控制线的另一端穿出所述封闭薄膜和所述横截钢丝网片，所述延时控制线与所述端盖和所述封闭薄膜分别密封连接。
4.根据权利要求1所述的适用于动态光弹性实验的剪切波激发装置，其特征在于，所述引爆线设置在所述封闭空间内的线段呈螺旋状。
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