CN107576232A - 一种降低爆炸加载焦散线试验中炮烟干扰的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例公开一种降低爆炸加载焦散线试验中炮烟干扰的装置。所述降低爆炸加载焦散线试验中炮烟干扰的装置包括：试件、加载头以及固定柱，其中，加载头为一圆柱结构，与试件表面接触，其轴线中心与试件中开设的炮孔轴线中心相重合，固定柱焊接在加载头上，截面为一矩形结构，用以支撑加载头，加载头用于加载并固定试件；还包括：导烟管，所述导烟管的一端开设有U型槽，U型槽的深度稍大于或等于固定柱远离试件的表面至试件的距离，U型槽的宽度稍大于或等于固定柱的宽度，所述导烟管开设有U型槽的一端插入所述加载头并与所述试件表面接触。应用本发明，能够提升试验结果精度。
Description
技术领域
本发明涉及爆破技术，尤其涉及一种降低爆炸加载焦散线试验中炮烟干扰的装置。
背景技术
在工程爆破施工过程中采用爆破技术是土木建设领域中重要的施工作业技术手段，爆破过程中，应力波与爆炸气体共同作用形成爆破裂缝，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最初裂隙进一步扩展。
图1为现有爆炸加载焦散线试验系统结构示意图。参见图1，爆炸加载焦散线试验系统通常由场镜组合、试件、激光器、扩束镜、数码高速相机以及固定试件的加载固定装置等组成。其中，
试件固定在加载固定装置上，试件上设有炮孔，装填药包后布设起爆线。
激光器发出持续稳定高亮的光波，经过扩束镜和场镜1后，变为平行光并入射到受载试件表面，发生偏转后的光束经场镜2聚合进入高速相机镜头，通过改变相机的拍摄记录速度，对参考平面处的光强变化过程进行拍摄，实现动态焦散线的记录，得到数码焦散斑照片。
开始试验时，引爆装填在试件中的药包，同时，触发数码高速相机进行拍摄，试件受到爆炸载荷后，应力波在试件中传播，使得试件发生变形，数码高速相机连续采集试件上的光弹条纹信息，并实时记录下变化过程。
图2为试件以及固定试件的加载固定装置结构示意图。参见图2，试件为一薄片状结构，中心开设有炮孔，加载固定装置包括：加载头以及固定柱，加载头为一圆柱结构，其中心与炮孔中心相重合，固定柱焊接在加载头上，用以支撑加载头，加载头用于加载并固定试件。
目前，在爆炸加载焦散线试验中，由于所使用的炸药中含有杂质，使得爆炸后会产生大量黑烟(炮烟)，黑烟从加载头溢出扩散后，漂浮于试件周围，从而对高速相机拍摄记录实验过程产生了影响，同时，由于焦散斑的直径是测试裂纹尖端的应力场的大小的一重要参数，而焦散斑的直径需要人工从图片上量取，黑烟的存在势必对焦散斑直径的测量产生影响，从而在一定程度上影响了试验结果的精度。以某次试验为例，0μs时炸药爆炸，裂纹开始扩展，裂纹尖端出现了焦散斑，80μs时拍摄的画面中出现炮烟，220μs以后，裂纹扩展速度已经变得很慢，这时炮烟仍在继续扩散，在画面中遮挡了焦散斑，影响了人工从画面中测量焦散斑直径，进而给试验结果带来不必要的误差，降低了试验结果精度。因而，如何消除或降低试验中炮烟溢出对焦散斑直径测量的影响，是提高试验结果精度的关键。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种降低爆炸加载焦散线试验中炮烟干扰的装置，能够提升试验结果精度。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种降低爆炸加载焦散线试验中炮烟干扰的装置，包括：试件、加载头以及固定柱，其中，加载头为一圆柱结构，与试件表面接触，其轴线中心与试件中开设的炮孔轴线中心相重合，固定柱焊接在加载头上，截面为一矩形结构，用以支撑加载头，加载头用于加载并固定试件；还包括：
导烟管，所述导烟管的一端开设有U型槽，U型槽的深度稍大于或等于固定柱远离试件的表面至试件的距离，U型槽的宽度稍大于或等于固定柱的宽度，所述导烟管开设有U型槽的一端插入所述加载头并与所述试件表面接触。
结合第一方面，在第一方面的第一种实施方式中，所述导烟管为PVC管，长度10cm，厚度大于2mm。
结合第一方面，在第一方面的第二种实施方式中，所述导烟管的内径略大于加载头的直径。
结合第一方面，在第一方面的第三种实施方式中，所述导烟管两端的断面平整、水平。
结合第一方面、第一方面的第一种至第三种中任一种实施方式，在第一方面的第四种实施方式中，所述导烟管对称设置于所述试件两侧。
结合第一方面的第四种实施方式，在第一方面的第五种实施方式中，在安装好试件后，在导烟管的开设有U型槽的切口端断面上涂胶水；然后，将导烟管套在加载头处以将加载头完全包络，涂有胶水的切口端断面与试件平面接触，将二者挤压以将导烟管与试件一侧面粘合在一起。
本发明实施例提供的降低爆炸加载焦散线试验中炮烟干扰的装置，包括：试件、加载头以及固定柱，其中，加载头为一圆柱结构，与试件表面接触，其轴线中心与试件中开设的炮孔轴线中心相重合，固定柱焊接在加载头上，截面为一矩形结构，用以支撑加载头，加载头用于加载并固定试件；还包括：导烟管，所述导烟管的一端开设有U型槽，U型槽的深度稍大于或等于固定柱远离试件的表面至试件的距离，U型槽的宽度稍大于或等于固定柱的宽度，所述导烟管开设有U型槽的一端插入所述加载头并与所述试件表面接触，能够提升试验结果精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为现有爆炸加载焦散线试验系统结构示意图；
图2为试件以及固定试件的加载固定装置结构示意图；
图3为本发明实施例试件、加载固定装置以及导烟管的结构示意图；
图4为本发明实施例导烟管的结构示意图；
图5为本发明实施例试件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例降低爆炸加载焦散线试验中炮烟干扰的装置包括：场镜组合、试件、激光器、扩束镜、数码高速相机、加载固定装置以及导烟管，其中，
加载固定装置包括：加载头以及固定柱，加载头为一圆柱结构，与试件表面接触，其轴线中心与炮孔轴线中心相重合，固定柱焊接在加载头上，截面为一矩形结构，用以支撑加载头，加载头用于加载并固定试件；
场镜组合、试件、激光器、扩束镜、数码高速相机的具体结构可参见图1和图2，在此略去详述。
图3为本发明实施例试件、加载固定装置以及导烟管的结构示意图。
图4为本发明实施例导烟管的结构示意图。
参见图3和图4，导烟管为一中空通管，导烟管的一端开设有U型槽，U型槽的深度稍大于或等于固定柱远离试件的表面至试件的距离，U型槽的宽度稍大于或等于固定柱的宽度，所述导烟管开设有U型槽的一端插入所述加载头并与所述试件表面接触。
本实施例中，作为一可选实施例，U型槽的深度方向是指垂直试件表面的方向(d方向尺寸)，宽度是指在导烟管开设的U型槽的缺口(w尺寸)。
本实施例中，作为一可选实施例，所述导烟管为PVC管，长度10cm，厚度大于2mm。
本实施例中，作为另一可选实施例，导烟管的内径略大于加载头的直径。
本实施例中，作为再一可选实施例，导烟管两端的两个断面平整、水平。
本实施例中，作为再一可选实施例，所述导烟管对称设置于所述试件两侧，即导烟管数量为2。
本实施例中，作为一可选实施例，在安装好试件后，在导烟管的开设有U型槽的切口端断面上涂502胶水；然后，将导烟管套在加载头处，由于导烟管开设的U型槽的切口的合理尺寸，正好将加载头完全包络，同时涂有502胶水的切口端断面与试件平面接触，用力将二者挤压一段时间，待胶水干燥后松开手，导烟管即与试件一侧面粘合在一起。在试件的另一侧，采用同样的方法粘结导烟管。
本实施例中，作为一可选实施例，由于导烟管的存在，炸药爆炸后产生的炮烟会集中进入导烟管，导烟管的管体阻止了黑烟(炮烟)向四周扩散。虽然由于爆炸的作用，导烟管受到强烈震动以后可能会与试件表面分离，但由于导烟管滑移脱落的速度远远小于爆炸应力波的传播速度和裂纹扩展的速度，因而，在试验中，还不等导烟管脱落，有效的试验已经结束。
以下举一具体实施例，对本发明实施例做详细说明。
图5为本发明实施例试件的结构示意图。参见图5，试件材质选用有机玻璃(PMMA)，尺寸300mm*300mm*5mm；中间钻6mm的炮孔，为了更好的观测裂纹的扩展，在上方和下方切角度为60°，深度为1mm的切槽。装入120mg叠氮化铅单质炸药。
制作导烟管，其中，U型槽切口的深度15mm，长度20mm，将导烟管固定在加载固定装置上。
最后，进行试验，得到数码散斑照片，分析数码散斑照片，可知，加设导烟管后，黑烟的扩散受到很大的阻挡，拍摄效果好，直到试验后期290μs以后才有少量的炮烟溢出，这样，避免了画面中的黑烟遮挡焦散斑，从而使得画面中的焦散斑清晰，便于人工从画面中较为精确测量焦散斑直径，降低了试验误差，有效提升了试验结果精度。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种降低爆炸加载焦散线试验中炮烟干扰的装置，包括：试件、加载头以及固定柱，其中，加载头为一圆柱结构，与试件表面接触，其轴线中心与试件中开设的炮孔轴线中心相重合，固定柱焊接在加载头上，截面为一矩形结构，用以支撑加载头，加载头用于加载并固定试件；其特征在于，还包括：
导烟管，所述导烟管的一端开设有U型槽，U型槽的深度稍大于或等于固定柱远离试件的表面至试件的距离，U型槽的宽度稍大于或等于固定柱的宽度，所述导烟管开设有U型槽的一端插入所述加载头并与所述试件表面接触。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导烟管为PVC管，长度10cm，厚度大于2mm。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导烟管的内径略大于加载头的直径。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导烟管两端的断面平整、水平。
5.根据权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，所述导烟管对称设置于所述试件两侧。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在安装好试件后，在导烟管的开设有U型槽的切口端断面上涂胶水；然后，将导烟管套在加载头处以将加载头完全包络，涂有胶水的切口端断面与试件平面接触，将二者挤压以将导烟管与试件一侧面粘合在一起。
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