CN110411870B - 平面爆炸波加载试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了提供一种平面爆炸波加载试验装置，包括：爆炸室节段、试件安装节段、爆炸室上盖以及底盖；爆炸室节段和试件安装节段连接；爆炸室上盖设置于爆炸室节段的顶端；底盖设置于试件安装节段的底端；试件安装节段内设置有上球铰加载支座和下球铰支座；上球铰加载支座设置于试件的上端，下球铰支座设置于试件的下端。本发明通过串联雷管同步引爆网状导爆索进行多点同步起爆，经导波管调节获得平面爆炸波，经一定距离后通过冲击板(上球铰)对试件进行加载，能够达到均匀对称加载效果；能够全面真实反映试件受到高速冲击荷载作用时处于高应变率状态的实际应用环境，能有效测试混凝土类材料在高应变率加载情况下的破坏特征及力学性能。

Description

平面爆炸波加载试验装置
技术领域
本发明涉及爆炸试验技术领域，具体地说，特别涉及平面爆炸波加载试验装置。
背景技术
受爆炸作用的混凝土类材料常处于非常复杂的应力状态，再加上混凝土材料的高离散性、内部存在初始缺陷、材质的不均匀性和脆性等，使得对混凝土结构在爆炸作用下的破坏机理与本质还不明确，要建立高效、合理的弹塑性高性能混凝土动力损伤本构关系模型，有必要设计一套平面爆炸波加载装置来进行更加深入的试验和理论研究，传统爆炸试验的可控性差、效率低、成本高、危险系数高、对实验环境要求高等缺点，研发一种构造简单、易于实现、结果可靠的平面爆炸波加载试验装置将具有重要的工程意义。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种平面爆炸波加载试验装置。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种平面爆炸波加载试验装置，包括：爆炸室节段、试件安装节段、爆炸室上盖以及底盖；所述爆炸室节段和所述试件安装节段连接；所述爆炸室上盖设置于所述爆炸室节段的顶端；所述底盖设置于所述试件安装节段的底端；所述试件安装节段内设置有上球铰加载支座和下球铰支座；所述上球铰加载支座设置于试件的上端，所述下球铰支座设置于所述试件的下端。
进一步的，所述试件安装节段用于安装试件；所述试件采用纺锤体试块。
进一步的，所述爆炸室节段和试件安装节段均包括上部连接法兰、下部连接法兰和加劲板；所述上部连接法兰和下部连接法兰之间设置所述加劲板；所述上部连接法兰和下部连接法兰均设置有连接螺栓孔，所述爆炸室节段的连接螺栓孔与所述试件安装节段的连接螺栓孔相匹配；
所述爆炸室节段还包括无缝钢管室壁，所述爆炸室节段的上部连接法兰和下部连接法兰分别设置于所述无缝钢管室壁的上端和下端。
进一步的，所述爆炸室节段设置有导波管；所述导波管为爆炸室节段无缝钢管室壁围成的管道。
进一步的，所述爆炸室上盖的内侧设置有雷管和网状导爆索；所述网状导爆索串联所述雷管。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明提供的一种平面爆炸波加载试验装置，通过串联雷管同步引爆网状导爆索多点同步起爆，经导波管调节获得平面爆炸波，经一定距离后通过冲击板(上球铰)对试件进行加载，能够达到均匀对称加载效果，本发明能够全面真实反映试件受到高速冲击荷载作用时处于高应变率状态的实际应用环境，能有效测试混凝土类材料在高应变率加载情况下的破坏特征及力学性能，使得试验结果更真实。同时，通过理论计算与试验进行各部件的尺寸调整，使得本装置的抗力符合试验所需冲击强度要求。本装置构造简单、易于实现、实验成本低。本发明还具有抗爆能力强、安全可靠、可重复使用、观测方便等特点，对工程结构抗爆性能的研究具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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他的附图。
图1是本发明实施例的一种平面爆炸波加载试验装置的示意图；
图2是本发明实施例的一种平面爆炸波加载试验装置的剖视图；
图3是本发明实施例的一种平面爆炸波加载试验装置中爆炸室节段的示意图；
图4是本发明实施例的一种平面爆炸波加载试验装置中试件安装节段意图；
图5是本发明实施例的一种平面爆炸波加载试验装置中爆炸式上盖的示意图；
图6是本发明实施例的混凝土试件的示意图；
图7是本发明实验例的平面波发生装置示意图；
图8是本发明实验例的压力传感器布置示意图；
图9是本发明现场实验例测点处的压力时程曲线；
图10是本发明仿真实验例测点处的压力时程曲线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明提供了一种平面爆炸波加载试验装置，参见图1和2，包括：爆炸室节段2、试件安装节段3、爆炸室上盖1以及底盖5；所述爆炸室节段2和所述试件安装节段3连接；所述爆炸室上盖1设置于所述爆炸室节段2的顶端；所述底盖5设置于所述试件安装节段3的底端；参见图2，所述试件安装节段3内设置有上球铰加载支座6和下球铰支座7；所述上球铰加载支座6设置于试件4的上端并兼作冲击板，所述下球铰支座7设置于所述试件的下端，球铰可保证对试件进行轴向加载。
进一步的，所述试件安装节段3用于安装试件4；参见图6，所述试件4采用纺锤体试块。
进一步的，所述爆炸室节段2和试件安装节段3均包括上部连接法兰、下部连接法兰和加劲板；所述上部连接法兰和下部连接法兰之间设置所述加劲板；所述上部连接法兰和下部连接法兰均设置有连接螺栓孔，所述爆炸室节段的连接螺栓孔与所述试件安装节段的连接螺栓孔相匹配；
具体地，参见图3，所述爆炸室节段2包括第一上部连接法兰21、第一下部连接法兰23、第一加劲板22；所述第一上部连接法兰21和第一下部连接法兰23之间设置所述第一加劲板22；所述第一上部连接法兰和第一下部连接法兰均设置有第一连接螺栓孔24；
所述爆炸室节段2还包括无缝钢管室壁25，所述爆炸室节段的第一上部连接法兰21和第一下部连接法兰23分别设置于所述无缝钢管室壁25的上端和下端。
参见图4，所述试件安装节段3包括第二上部连接法兰31、第二下部连接法兰33、第二加劲板32；所述第二上部连接法兰31和第二下部连接法兰33之间设置所述第二加劲板32；所述第二上部连接法兰31和第二下部连接法兰33均设置有第二连接螺栓孔34。
进一步的，所述爆炸式节段2的无缝钢管室壁25内设置有导波管；所述导波管为爆炸室无缝钢管室壁围成的管道。
进一步的，参见图5，所述爆炸室上盖1的内侧设置有雷管11和网状导爆索12；所述网状导爆索12串联所述雷管11。
本实施例中，设计一套平面爆炸波加载试验装置，未安装试件仅对爆炸波的平面度进行检验，加载装置示意图见图1。平面爆炸波试验加载装置采用串联雷管同步引爆网状导爆索，并经导波管调节获得平面爆炸波，在加载面上的不同位置安装爆炸波压力传感器对爆炸波压力进行测试。已有研究表明采用网状格栅滤波，经一定距离后通过冲击板对试件进行加载，能达到均匀加载效果。本试验装置采用多点同步起爆，平面爆炸波加载试验可获得与爆炸试验一致的加载速率，可用来研究试件在很高应变率加载时的性能。
本实施例中，还提供了实验验证，具体如下：
采用现场实验与仿真实验分别对该加载装置产生平面波的平面度进行验证，实验装置如图7所示。
压力传感器布置在底盖，如图7、8所示，采用多点同步起爆后，获得离爆炸中心不同位置处的现场实验压力时程曲线与仿真实验压力时程曲线分别如图9、10所示。具体地，图7、8中标示了起爆点1#、2#、3#、4#。
从图9中可以看出，在直径90％范围内，输出冲击波的时间极差小于2.0us，
从图10中可以看出，在直径90％范围内，输出冲击波的时间极差小于2.1us，
这表明本发明平面爆炸波加载装置输出爆炸波平面度良好；从图9中可以勘测输出压力峰值为23.2～28.8Mpa，从图10中可以看出输出压力峰值为10.6～11.8Mpa这表明本发明平面爆炸波加载装置输出爆炸波压力峰值在径向的差异小。若发生的平面爆炸波，冲击上球饺加载支座对试件进行加载，可使试件处于较为理想的高应变率下单轴应力状态。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明提供的一种平面爆炸波加载试验装置，通过串联雷管同步引爆网状导爆索多点同步起爆，经导波管调节获得平面爆炸波，经一定距离后通过冲击板(上球铰)对试件进行加载，能够达到均匀对称加载效果，本发明能够全面真实反映试件受到高速冲击荷载作用时处于高应变率状态的实际应用环境，能有效测试混凝土类材料在高应变率加载情况下的破坏特征及力学性能，使得试验结果更真实。同时，通过理论计算与试验进行各部件的尺寸选择，使得本装置的抗力符合试验所需冲击强度要求。本装置构造简单、易于实现、实验成本低。
本发明还具有抗爆能力强、安全可靠、可重复使用、观测方便等特点，对工程结构抗爆性能的研究具有重要意义。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种平面爆炸波加载试验装置，其特征在于，包括：爆炸室节段、试件安装节段、爆炸室上盖以及底盖；所述爆炸室节段和所述试件安装节段连接；所述爆炸室上盖设置于所述爆炸室节段的顶端；所述底盖设置于所述试件安装节段的底端；所述试件安装节段内设置有上球铰加载支座和下球铰支座；所述上球铰加载支座设置于试件的上端，所述下球铰支座设置于所述试件的下端；
所述爆炸室节段设置有导波管；所述导波管为爆炸室节段无缝钢管室壁围成的管道；
所述爆炸室上盖的内侧设置有雷管和网状导爆索；所述网状导爆索串联所述雷管。
2.如权利要求1所述的平面爆炸波加载试验装置，其特征在于，所述试件安装节段用于安装试件；所述试件采用纺锤体试块。
3.如权利要求1所述的平面爆炸波加载试验装置，其特征在于，所述爆炸室节段和试件安装节段均包括上部连接法兰、下部连接法兰和加劲板；所述上部连接法兰和下部连接法兰之间设置所述加劲板；所述上部连接法兰和下部连接法兰均设置有连接螺栓孔，所述爆炸室节段的连接螺栓孔与所述试件安装节段的连接螺栓孔相匹配；
所述爆炸室节段还包括无缝钢管室壁，所述爆炸室节段的上部连接法兰和下部连接法兰分别设置于所述无缝钢管室壁的上端和下端。
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