CN111089808A - 复合材料层板结构抗爆特性试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合材料层板结构抗爆特性试验装置，属于材料防护特性技术领域；包括水泥基座、钢质夹具、炸药支架和传感器测量设备；水泥基座为棱柱体，其斜面中心位置一定区域为样板接触区域，接触区域后方开有空腔，接触区域外围及钢质框架夹具一周有螺栓孔，且水泥基座上的样板接触区域四边各有一个预制凹槽，试验样件通过螺栓固定在水泥基座斜面上；钢质夹具为矩形框体，内置凸起凹槽，四边对应位置分别存在五个螺栓孔；炸药装置呈折角形，尺寸可调，炸药安装位置在空中一端；传感器测量装置固定在与试验件相同高度位置。本发明结构简单、安装方便，可保证复合材料板的固定边界条件，能模拟复合材料板结构在近场爆炸载荷作用下的抗爆性能。

Description

复合材料层板结构抗爆特性试验装置
技术领域
本发明涉及一种复合材料层板结构抗爆特性试验装置，属于材料防护特性技术领域。
背景技术
20世纪以来，由于各类尖端技术在军事领域应用的不断深入，舰船面临的环境日趋复杂，其中最大的威胁来自于各类反舰导弹的爆炸冲击作用，抗爆抗冲击能力是舰艇生命力的重要组成部分,直接影响着舰艇战斗力的发挥,是一项影响全舰(艇)综合性能发挥的总体能力，因此舰船的抗爆性能的评判是设计人员十分关注的问题。复合材料由于比强度、比刚度高，可设计性强等众多优点，被广泛应用于各类工程领域，如航空航天领域和船舶领域等，其中特别是在军事舰船领域的应用逐步受到人们的重视，而复合材料在舰船上的应用往往涉及到关键特殊位置，因此这类结构的抗爆特性尤为引人关注。
由于实尺度试验成本较高，通常取局部样板进行试验，但是由于复合材料结构的特殊性，传统的金属样件试验用到的夹具等固定装置不能满足实际的试验要求，有关复合材料抗爆试验的固定装置的研究发明较少，且现有的一些装置其结构往往过于复杂，成本较高，且灵活性低不易操作。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的针对复合材料夹芯板、加筋板等板结构的抗爆试验的固定装置缺少，现存的少数可行的固定装置操作复杂，成本较高等问题而提供一种复合材料层板结构抗爆特性试验装置。
本发明的目的是这样实现的：一种复合材料层板结构抗爆特性试验装置，包括水泥基座、钢质夹具、螺栓、炸药支架和传感器测量设备；所述水泥基座整体形状为五棱柱体，试验样件固定在斜面上，斜面中心位置有一个矩形框区域，该区域为样板接触区域即承载板与基座接触区域，矩形框向内部延伸出一个空腔，样板接触区域外围四边各存在5个螺栓孔和一个可纳入加强筋的矩形预留凹槽；钢质夹具整体为内圈向外凸起的、与水泥基座上样板接触区域相近的矩形框体，四边对应位置也分别存在5个螺栓孔；炸药支架包括炸药挂钩、可移动夹具和可伸缩合金管，炸药支架为可伸缩、可调节角度的折角形合金支架；炸药挂钩在空中一端；传感器测量设备包括传感器、可移动夹具、可伸缩合金管和圆台式基座，传感器布置在嵌套式的圆台式基座内，圆台式基放置在与样件等高的可伸缩合金管内，传感器线路铺设在线槽内，传感器线上设有编号。
本发明还包括这样一些结构特征：
1、所述预留凹槽内有带有螺栓的夹具，可固定样件的筋板，保证严格的固定边界条件。
2、所述水泥基座斜面上空腔内部表面覆盖有吸波材料。
3、所述水泥主基座与钢质夹具之间以螺栓相连，螺栓固定在水泥基座上，在钢质夹具相对的位置上开螺栓孔，然后用螺母固定。
4、所述钢质夹具内圈有一定宽度的凸起区域，可固定样板，钢质夹具上布有开口，与螺栓位置对应。
5、所述水泥基座与试验件接触面为斜面，试验件与爆点连线同地平线有一定角度，接触面距离地面一定高度，试验操作在空中。
6、所述炸药挂钩悬挂于支撑架端处挂置爆炸物，代替基座形式。
7、传感器连接线设有编号，整体放置在线槽内铺设。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明水泥基座为棱柱体，试验样件固定在斜面上，便于爆炸冲击载荷的充分传递到试验样件之上，充分模拟实际情况；由于基座高度较高，试验操作在空中，远离地面，可以尽可能地减小地面反射能量波对板面的影响；本发明满足各类复合材料板结构的抗爆试验要求，整套固定装置的材料成本较低，组装操作十分简单，实用性较高。
附图说明
图1为本发明的整体示意图；
图2为本发明的水泥基座示意图
图3为本发明的水泥基座侧视图；
图4为本发明的水泥基座透视图；
图5为本发明钢质支架图；
图6为本发明炸药支架图；
图7为本发明测量设备图；
图8为本发明全方位示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如附图1所示，为本发明的整体示意图；本发明整体由两部分结构组成，水泥基座1与钢质夹具2通过螺栓6和螺栓孔3连接实现样板的紧固与脱开。水泥基座与样板的接触区域12四周存在预制凹槽4，用于加筋板筋材的存放；夹具中间存在一定的凸起区域13用于卡紧样板；水泥基座斜面上还存在一定深度的矩形空腔5，用于模拟实际边界条件。空腔内部铺设有吸波材料，防止冲击波经空腔内壁反射对试验件造成二次损伤。
水泥基座与钢质框架有足够的强度以承受爆炸冲击载荷，同时保证复合材料板的固定边界条件，为了防止水泥基座倾覆，水泥基座需埋入地面一定深度。
试验件放置在斜面上，可以更好的防止样件表面的测试设备受冲击波作用而丢失，由于样件试验过程中板面倾斜于天空放置，可以缩短炸药与样件的地面平行距离，节省空间，同时防止了在多个样件进行试验时，各个样件反射冲击波对彼此的影响，有较好的场地适用性。
如附图2～4所示，附图2为本发明的水泥基座示意图，附图3为本发明的水泥基座侧视图，附图4为本发明的水泥基座透视图水泥基座为棱柱体，存在一45°的斜面，斜面中间位置为样板接触区域12，用于放置样板，区域12四周存在预制凹槽4，用于加筋板筋材的存放，凹槽4内设有带螺栓的夹具14，可调节松紧，固定样材筋板；样板放置后，与水泥基座部分接触，中部存在空腔5，目的在模拟实际四周固支的边界条件。
如附图5所示，图5为本发明钢质支架图，钢质夹具2为矩形框架，中间位置存在一定宽度的凸起区域13与水泥基座上的接触区域大小一致用于卡紧样板，框架外围存在均布的螺栓孔3，通过螺栓6和螺栓孔3连接实现样板的紧固与脱开。
如附图6所示，图6为本发明炸药支架图，炸药支架为折角形支架，在适应各种试验尺寸要求的同时还具有一定的强度，可以多次承受冲击波打击；炸药支架两边分别设有可移动的夹具8，通过移动可移动的夹具8来控制可伸缩的合金管9的长度尺寸，一边的顶端设有挂钩7，用来悬挂炸药。在炸药支撑架端处用挂置爆炸物代替用支座支撑，防止支座对爆炸波产生阻隔，对试验结果造成影响。
如附图7所示，图7为本发明测量设备图，测量装置主体为可伸缩合金管9，圆台形基座10内可安装传感器，基座10本身嵌套在合金管9中，合金圆管高度可调节，既可以保护传感器的安全，又可以满足各种尺寸的要求。连接线布置在线槽11内。为防止线缆受到破坏，连接线上设有编号，方便记录数据，亦可以快速查明故障线路。
如附图8所示，为本发明全方位示意图；本发明属于一种试验装置，具体的说为复合材料板结构的抗爆试验装置。该装置至少包括水泥基座1、钢质夹具2、螺栓孔3、预留凹槽4、空腔5、螺栓6、炸药基座7、可移动夹具8、可伸缩合金管9、圆台式基座10、线槽11、样板接触区域12、夹具凸起区域13、所述水泥基座为棱柱体，斜面上有预留样本放置位置，试验样件固定在斜面上，斜面开有凹槽，可容纳样件筋板，更好的模拟固定边界条件，便于爆炸冲击载荷充分传递到试验样件之上，更加准确的模拟实际情况；其中一外表面开有开口，向内部延伸出一个空腔；钢质夹具为样件紧固装置，整体设计为内圈向外凸起的，与水泥基座上样本接触区域相近的框架形，便于固定样板，整体设计在满足样板稳定性要求的前提下，充分模拟了实际的固支条件；水泥基座斜面上和夹具外圈存在预制螺栓孔，可以通过螺栓将二者相连，样板放置于两者之间；螺栓采用固定在水泥主体上，在夹具相对的位置上开孔，最后用螺母来固定，以此方式相连可以节约时间，提高效率。空腔位于样板与水泥基座接触位置的背面，用于模拟实际边界条件；设计了一种可调节的刚度较高的炸药支架，传感器布置在嵌套式的基座内，放置在与样件等高的合金管内，传感器线路在线槽内铺设，大程度上保证试验设备的使用寿命。本发明能够满足抗爆炸冲击环境，操作简单、通用性强、适用于各类爆炸试验的样板固定。
综上，本发明提供了一种复合材料夹芯板及加筋板结构在近场爆炸载荷作用下的抗爆性能测试试验的装置，包括水泥基座、钢质夹具、炸药装置及测量装置四个部分；其中水泥基座为棱柱体，其斜面中心位置一定区域为承载板接触位置，承载板接触位置后方开有空腔，接触边界位置及钢质框架夹具一周各带有20个螺栓孔，并且水泥基座上的板接触位置的4边各有一个预制凹槽，通过螺栓即可将试验样件固定在水泥基座斜面上；钢质夹具为矩形框体，内置凸起凹槽，四边对应位置也分别存在5个螺栓孔；炸药装置呈折角形，尺寸可调节，炸药安装位置在空中一端；传感器测量装置固定在与试验件相同高度位置。本发明结构简单安装方便，实用性较强，具有足够的强度以承受爆炸冲击载荷，并且能够保证复合材料板的固定边界条件，能够用于模拟复合材料板结构在近场爆炸载荷作用下的抗爆性能。

Claims (8)

1.一种复合材料层板结构抗爆特性试验装置，包括水泥基座、钢质夹具、螺栓、炸药支架和传感器测量设备；其特征在于：所述水泥基座整体形状为五棱柱体，试验样件固定在斜面上，斜面中心位置有一个矩形框区域，该区域为样板接触区域即承载板与基座接触区域，矩形框向内部延伸出一个空腔，样板接触区域外围四边各存在5个螺栓孔和一个可纳入加强筋的矩形预留凹槽；所述钢质夹具整体为内圈向外凸起的、与水泥基座上样板接触区域相近的矩形框体，四边对应位置也分别存在5个螺栓孔；所述炸药支架包括炸药挂钩、可移动夹具和可伸缩合金管，炸药支架为可伸缩、可调节角度的折角形合金支架，炸药挂钩在空中一端；所述传感器测量设备包括传感器、可移动夹具、可伸缩合金管和圆台式基座，传感器布置在嵌套式的圆台式基座内，圆台式基放置在与样件等高的可伸缩合金管内，传感器线路铺设在线槽内，传感器线上设有编号。
2.根据权利要求1所述一种复合材料层板结构抗爆特性试验装置，其特征在于：所述预留凹槽内有带有螺栓的夹具，可固定样件的筋板，保证严格的固定边界条件。
3.根据权利要求1所述一种复合材料层板结构抗爆特性试验装置，其特征在于：所述水泥基座斜面上空腔内部表面覆盖有吸波材料。
4.根据权利要求1所述一种复合材料层板结构抗爆特性试验装置，其特征在于：所述水泥主基座与钢质夹具之间以螺栓相连，螺栓固定在水泥基座上，在钢质夹具相对的位置上开螺栓孔，然后用螺母固定。
5.根据权利要求1所述一种复合材料层板结构抗爆特性试验装置，其特征在于：所述钢质夹具内圈有一定宽度的凸起区域，可固定样板，钢质夹具上布有开口，与螺栓位置对应。
6.根据权利要求1所述一种复合材料层板结构抗爆特性试验装置，其特征在于：所述水泥基座与试验件接触面为斜面，试验件与爆点连线同地平线有一定角度，接触面距离地面一定高度，试验操作在空中。
7.根据权利要求1所述一种复合材料层板结构抗爆特性试验装置，其特征在于：所述炸药挂钩悬挂于支撑架端处挂置爆炸物，代替基座形式。
8.根据权利要求1所述一种复合材料层板结构抗爆特性试验装置，其特征在于：传感器连接线设有编号，整体放置在线槽内铺设。
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