CN110726630A - 一种基于一维应变条件的***加载装置及使用方法 - Google Patents
一种基于一维应变条件的***加载装置及使用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110726630A CN110726630A CN201810774766.3A CN201810774766A CN110726630A CN 110726630 A CN110726630 A CN 110726630A CN 201810774766 A CN201810774766 A CN 201810774766A CN 110726630 A CN110726630 A CN 110726630A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal plate
- measuring
- test piece
- loading
- dimensional strain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000011068 loading method Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 238000004880 explosion Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 53
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 42
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 claims description 6
- 229920002457 flexible plastic Polymers 0.000 claims description 3
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 claims description 3
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims description 3
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000005474 detonation Methods 0.000 claims 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 14
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/30—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying a single impulsive force, e.g. by falling weight
- G01N3/313—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying a single impulsive force, e.g. by falling weight generated by explosives
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0001—Type of application of the stress
- G01N2203/001—Impulsive
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
- G01N2203/0641—Indicating or recording means; Sensing means using optical, X-ray, ultraviolet, infrared or similar detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
- G01N2203/067—Parameter measured for estimating the property
- G01N2203/0676—Force, weight, load, energy, speed or acceleration
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于一维应变条件的***加载装置,所述装置包括用于***冲击的加载模块、用于实现一维应变的约束模块以及用于实验数据采集的测量模块;其中,所述加载模块包括***、***、容器以及用于将***载荷均匀传递到试件上的介质;所述约束模块包括开有观察窗的钢管、上金属板、下金属板;所述测量模块包括支撑结构、用于测量背板运动速度的激光干涉测速仪、用于测量作用压力的传感器、用于测量空气超压的传感器、用于观察材料压缩过程的高速摄像机、用于测量钢管变形的应变片以及用于采集数据的示波器。本发明可实现对脆性多孔材料进行小试件一维应变加载实验,从而避免采用大试件的局部***加载实验来满足一维应变加载条件,并能增加对***加载过程中实验参数的测量,同时能观察到试件压缩过程。
Description
技术领域
本发明涉及冲击防护工程领域,具体涉及一种基于一维应变条件的***加载装置。
背景技术
多孔材料由于具有轻质化、削波和恒定反馈载荷等抗冲击特性被广泛应用于防护设计。通常情况下,弹塑性多孔材料相关测试的力学性能多与真实受力情况相符,其胞体被挤压坍塌之后,内部的空间被完全释放,并不会带来横向尺寸的明显变化。因此,弹塑性多孔材料在一维应力加载和一维应变加载下的应力应变曲线一致,并且都会出现应力平台,其中,应力平台是评价其吸收冲击能量的重要参数。然而,对于脆性多孔材料而言,如多孔混凝土、泡沫陶瓷等,情况则有所不同。脆性多孔材料在没有侧向约束进行压缩的情况下(即一维应力加载),其变形并不是沿着轴向的,而是沿着剪切滑移面产生明显的横向移动,同时脆性多孔材料的内部极易产生应力集中,从而造成材料的崩裂和脱落。因此,脆性多孔材料在一维应力加载下的力学性能与真实受力情况不符,需要进行大试件的局部加载实验,即需要满足一维应变加载条件。另外,脆性多孔材料在一维应力加载下不存在明显的应力平台段,无法判断其吸收冲击能量的能力。目前,有研究人员利用钢套筒约束试件横向变形的方法,实现脆性多孔材料的一维应变准静态压缩实验,但未涉及到***冲击作用下的一维应变加载方法。另外,脆性多孔材料一维应变准静态加载下的力学特性不能完全反映出其在***冲击作用下的力学响应。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种基于一维应变条件的***加载装置,该装置避免采用大试件的局部***加载实验来满足一维应变加载条件,并能增加对***加载过程中实验参数的测量,同时能观察到试件压缩过程。
本发明解决上述技术问题的技术方案是:
一种基于一维应变条件的***加载装置,其特征在于,包括用于***冲击的加载模块、用于实现一维应变的约束模块以及用于实验数据采集的测量模块。所述加载模块包括***、***、容器以及介质,其中,所述容器装有用于将***载荷均匀传递到试件上的介质,而所述***放置在介质中,所述***用于引爆***。所述约束模块包括开有观察窗的钢管、上金属板、下金属板,所述观察窗沿钢管轴向开设,其内部的宽度大于外部。所述上金属板的直径略小于钢管直径,其位于试件上表面,用于传递载荷。所述下金属板固定在支撑结构上,并位于试件下表面。所述测量模块包括支撑结构、用于测量背板运动速度的激光干涉测速仪、用于测量作用压力的传感器、用于测量空气超压的传感器、用于观察材料压缩过程的高速摄像机、用于测量钢管变形的应变片以及用于采集数据的示波器。所述测量作用压力的传感器位于试件上下表面,所述激光干涉测速仪与测量空气超压的传感器位于下金属板背面并保持合理距离。
本发明的一个优选方案,所述容器为圆柱状,其放置在上金属板上,底部采用柔性塑料膜密封,有利于将***载荷均匀传递给上金属板;容器的直径略小于所述的钢管,其高度根据***位置进行调节。
本发明的一个优选方案,所述***的类型、药量以及与所述上金属板的距离需要根据实验载荷大小进行调节。
本发明的一个优选方案,所述观察窗的高度与试件高度一样,其外部宽度应大于材料的三倍孔径,所述观察窗设置有高强度的透明材料,用于满足一维应变加载条件。
本发明的一个优选方案,所述钢管与支撑结构以及下金属板采用螺栓连接,且下金属板位于中间。
本发明的一个优选方案,所述测量作用压力的传感器为薄片状,其最大限度减少对试件的干扰。
本发明的一个优选方案,所述激光干涉测速仪与测量空气超压的传感器的固定杆可以伸缩。
一种基于一维应变条件的***加载装置的使用方法,包括以下步骤:
(1)固定并调整激光干涉测速仪与压力传感器的位置;
(2)将测量作用压力的传感器贴在下金属板上表面;
(3)将钢管与支撑结构以及下金属板采用螺栓连接;
(4)在钢管周向贴上一个应变片;
(5)将试件放入钢管中;
(6)将上金属板放置在试件上;
(7)将测量作用压力的传感器贴在上金属板上表面;
(8)将容器(下端用塑料薄膜封口的PVC管)放置在上金属板上;
(9)将***在容器中固定好;
(10)往容器中注入适量的介质;
(11)连接数据采集的线路;
(11)调整高速摄像机,使其对准观察窗;
(12)准备就绪后起爆***。
本发明的基于一维应变条件的***加载装置的工作原理是:
本发明的***加载装置利用介质将***载荷传递给上金属板,上金属板通过向下运动压缩试件,同时通过钢管轴向约束实现试件的一维应变***加载,然后通过高速摄影观察试件压缩过程,并通过传感器测量不同位置的压力曲线。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果:
1、本发明提供的***加载装置避免采用大试件的局部***加载实验来满足一维应变加载条件,大大减少实验工作量;
2、本发明提供的***加载装置能增加对***加载过程中实验参数的测量,同时能观察到试件压缩过程;
3、本发明提供的***加载装置提供的***载荷稳定,并能根据实际需求进行调节。
附图说明
图1为本发明的基于一维应变条件的***加载装置的一个具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
参见图1,本发明的基于一维应变条件的***加载装置,其特征在于,包括***1、容器2、介质3、上金属板4、用于测量作用压力的传感器5、应变片6、试件7、钢管8、下金属板9、支撑机构10、激光干涉测速仪11、用于测量空气超压的传感器12、***13、观察窗14、示波器15以及高速摄像机16。
参见图1,所述容器2装有用于将***载荷均匀传递到试件上的介质3,而所述***1放置在介质3中,所述***13用于引爆***1。
参加图1,所述观察窗14沿钢管8的轴向开设,其内部的宽度大于外部。
参见图1,所述上金属板4的直径略小于钢管8直径,其位于试件7上表面,用于传递***载荷。
参见图1,所述下金属板9固定在支撑结构10上,并位于试件7下表面。
参见图1,所述测量作用压力的传感器5位于试件7上下表面,所述激光干涉测速仪11与测量空气超压的传感器12位于下金属板9背面并保持合理距离。
参见图1,所述应变片6粘贴在钢管8外表面的轴向方向上。
参见图1,所述容器2为圆柱状,其放置在上金属板4上,底部采用柔性塑料膜密封,有利于将***载荷均匀传递给上金属板4;容器2的直径略小于所述的钢管8,其高度根据***1位置进行调节。
参见图1,所述***1的类型、药量以及离所述上金属板4的距离需要根据实验载荷大小进行调节。
参见图1,所述观察窗14的高度与试件7高度一样,其外部宽度应大于材料的三倍孔径,所述观察窗14设置有高强度的透明材料,用于满足一维应变加载条件。
参见图1,所述钢管8与支撑结构10以及下金属板9采用螺栓连接,且下金属板9位于中间。
参见图1,所述测量作用压力的传感器5为薄片状,其最大限度减少对试件的干扰。
参见图1,所述激光干涉测速仪11与测量空气超压的传感器12的固定杆可以伸缩。
参见图1,本实施例的基于一维应变条件的***加载装置的使用方法包括以下步骤:
(1)固定并调整激光干涉测速仪11与压力传感器12的位置;
(2)将测量作用压力的传感器5贴在下金属板上表面;
(3)将钢管8与支撑结构10以及下金属板9采用螺栓连接;
(4)在钢管8周向贴上一个应变片6;
(5)将试件7放入钢管8中;
(6)将上金属板4放置在试件7上;
(7)将测量作用压力的传感器5贴在上金属板4上表面;
(8)将容器2(下端用塑料薄膜封口的PVC管)放置在上金属板4上;
(9)将***1在容器2中固定好;
(10)往容器2中注入适量的介质3;
(11)将数据采集的线路连接到示波器15;
(11)调整高速摄像机16,使其对准观察窗14;
(12)准备就绪后用***13起爆***1。
参见图1,下面结合附图对本发明的基于一维应变条件的***加载装置的工作原理作进一步描述:
本发明的***加载装置利用介质3将***载荷传递给上金属板4,上金属板4通过向下运动压缩试件7,同时通过钢管8轴向约束实现试件的一维应变***加载,然后通过高速摄像机16观察试件压缩过程,并通过不同传感器5、6、11、12测量不同位置的实验数据。
上述为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述内容的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于一维应变条件的***加载装置,其特征在于,包括用于***冲击的加载模块、用于实现一维应变的约束模块以及用于实验数据采集的测量模块;
所述加载模块包括***、***、容器以及介质,其中,所述容器装有用于将***载荷均匀传递到试件上的介质,而所述***放置在介质中,所述***用于引爆***;
所述约束模块包括开有观察窗的钢管、上金属板、下金属板,所述观察窗沿钢管轴向开设,其内部的宽度大于外部;所述上金属板的直径略小于钢管直径,其位于试件上表面,用于传递载荷;所述下金属板固定在支撑结构上,并位于试件下表面;
所述测量模块包括支撑结构、用于测量背板运动速度的激光干涉测速仪、用于测量作用压力的传感器、用于测量空气超压的传感器、用于观察材料压缩过程的高速摄像机、用于测量钢管变形的应变片以及用于采集数据的示波器;所述测量作用压力的传感器位于试件上下表面;所述激光干涉测速仪与测量空气超压的传感器位于下金属板背面并保持合理距离。
2.根据权利要求1所述的一种基于一维应变条件的***加载装置,其特征在于,所述容器为圆柱状,其放置在上金属板上,底部采用柔性塑料膜密封,有利于将***载荷均匀传递给上金属板;容器的直径略小于所述的钢管,其高度根据***位置进行调节。
3.根据权利要求1所述的一种基于一维应变条件的***加载装置,其特征在于,所述***的类型、药量以及与所述上金属板的距离需要根据实验载荷大小进行调节。
4.根据权利要求1所述的一种基于一维应变条件的***加载装置,其特征在于,所述观察窗的高度与试件高度一样,其外部宽度应大于材料的三倍孔径,所述观察窗设置有高强度的透明材料,用于满足一维应变加载条件。
5.根据权利要求1所述的一种基于一维应变条件的***加载装置,其特征在于,所述钢管与支撑结构以及下金属板采用螺栓连接,且下金属板位于中间。
6.根据权利要求1所述的一种基于一维应变条件的***加载装置,其特征在于,所述测量作用压力的传感器为薄片状,其最大限度减少对试件的干扰。
7.根据权利要求1所述的一种基于一维应变条件的***加载装置,其特征在于,所述激光干涉测速仪与测量空气超压的传感器的固定杆可以伸缩。
8.一种应用权利要求1所述的基于一维应变条件的***加载装置的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)固定并调整激光干涉测速仪与压力传感器的位置;
(2)将测量作用压力的传感器贴在下金属板上表面;
(3)将钢管与支撑结构以及下金属板采用螺栓连接;
(4)在钢管周向贴上一个应变片;
(5)将试件放入钢管中;
(6)将上金属板放置在试件上;
(7)将测量作用压力的传感器贴在上金属板上表面;
(8)将容器(下端用塑料薄膜封口的PVC管)放置在上金属板上;
(9)将***在容器中固定好;
(10)往容器中注入适量的介质;
(11)连接数据采集的线路;
(11)调整高速摄像机,使其对准观察窗;
(12)准备就绪后起爆***。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810774766.3A CN110726630A (zh) | 2018-07-16 | 2018-07-16 | 一种基于一维应变条件的***加载装置及使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810774766.3A CN110726630A (zh) | 2018-07-16 | 2018-07-16 | 一种基于一维应变条件的***加载装置及使用方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110726630A true CN110726630A (zh) | 2020-01-24 |
Family
ID=69216865
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810774766.3A Pending CN110726630A (zh) | 2018-07-16 | 2018-07-16 | 一种基于一维应变条件的***加载装置及使用方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110726630A (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113030180A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-06-25 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种***超压爆轰装置及性能测试方法 |
CN113189141A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-07-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种复杂钢筋混凝土结构***毁伤缩比实验装置 |
CN114324468A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-12 | 中国矿业大学(北京) | 一种***实验装置及一维***应力实验方法 |
CN114544706A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-05-27 | 中国矿业大学(北京) | 测量***产物能量分配比例关系的实验***及方法 |
CN117849114A (zh) * | 2024-03-08 | 2024-04-09 | 北京理工大学 | 一种***超压爆轰参数测量*** |
-
2018
- 2018-07-16 CN CN201810774766.3A patent/CN110726630A/zh active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113030180A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-06-25 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种***超压爆轰装置及性能测试方法 |
CN113189141A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-07-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种复杂钢筋混凝土结构***毁伤缩比实验装置 |
CN113189141B (zh) * | 2021-04-21 | 2023-01-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种复杂钢筋混凝土结构***毁伤缩比实验装置 |
CN114324468A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-12 | 中国矿业大学(北京) | 一种***实验装置及一维***应力实验方法 |
CN114324468B (zh) * | 2021-12-29 | 2023-08-01 | 中国矿业大学(北京) | 一种***实验装置及一维***应力实验方法 |
CN114544706A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-05-27 | 中国矿业大学(北京) | 测量***产物能量分配比例关系的实验***及方法 |
CN114544706B (zh) * | 2022-01-18 | 2023-08-01 | 中国矿业大学(北京) | 测量***产物能量分配比例关系的实验***及方法 |
CN117849114A (zh) * | 2024-03-08 | 2024-04-09 | 北京理工大学 | 一种***超压爆轰参数测量*** |
CN117849114B (zh) * | 2024-03-08 | 2024-05-31 | 北京理工大学 | 一种***超压爆轰参数测量*** |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110726630A (zh) | 一种基于一维应变条件的***加载装置及使用方法 | |
KR101727405B1 (ko) | Shpb 충격시험 전용 삼축 압축셀 및 이를 이용한 동적 삼축 전단 시험기법 | |
CN107796711B (zh) | 一种用于测试完整试样和结构面动态剪切强度的方法 | |
CN110057696B (zh) | 一种带吸能装置可模拟原位应力环境的分离式霍普金森压杆 | |
CN103645293B (zh) | 一种测试******接触面作用压力方法 | |
CN106706197B (zh) | 基于改进的霍普金森杆的水下***压力测量装置 | |
CN100567944C (zh) | 材料流变扰动效应实验***及实验方法 | |
CN105486525B (zh) | 一种在离心机平台上开展水下***研究的模型试验装置 | |
KR101902811B1 (ko) | 금속판재의 충격 전단시험 장치 | |
CN106525577A (zh) | 测试拉伸/剪切复合加载下材料动态力学性能的装置及方法 | |
CN102706224B (zh) | 一种摩擦载荷加载装置 | |
CN103412112B (zh) | 一种用于模拟钻爆法施工诱发临近巷道围岩破坏的实验方法 | |
CN108535115B (zh) | 一种深部裂隙岩体高围压局部瞬态卸荷试验模拟*** | |
CN106093194B (zh) | ***下准脆性材料应力波衰减规律的测试装置及量征方法 | |
CN103322869B (zh) | 一种弹体装药摩擦环境模拟装置 | |
CN109520842A (zh) | 动静载荷与裂隙压力耦合破裂岩石力学试验装置及其方法 | |
CN105547871A (zh) | 一种静压岩石冲击漏斗破坏实验装置及方法 | |
CN103076242A (zh) | 材料高围压温控动态特性测试*** | |
CN108120647B (zh) | 一种材料冲击扭转加载实验装置 | |
CN211122349U (zh) | 一种高温环境中动静组合加载的霍普金森拉杆装置 | |
CN208505806U (zh) | 一种基于一维应变条件的***加载装置 | |
CN103353426B (zh) | 一种柱形***容器轴向载荷的测量装置及测量方法 | |
CN111458097B (zh) | 一种水下结构碰撞试验装置 | |
CN205786127U (zh) | 一种高温轴压试验装置 | |
CN203630126U (zh) | 一种测试******接触面作用压力的装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200124 |