[发明专利]一种测量材料抗爆炸冲击性能的系统及方法

权利要求书

1.一种测量材料抗爆炸冲击性能的系统，其特征在于：所述系统主要包括爆炸加载装置(5)、同步触发器(7)、照明装置(6)、高速相机(8)和计算机采集终端(9)；

其中，所述爆炸加载装置(5)包括爆炸容器(1)、可拆卸底座、和炸药固定结构(2)；所述爆炸容器(1)为两端开口的圆柱形结构，在爆炸容器(1)的筒壁上加工有两个以上的通孔；爆炸容器(1)顶端的圆周面上加工有与法兰盖(4)相互配合的环形凸台；底端加工有与可拆卸底座相互配合的环形底盘；所述炸药固定结构(2)由一根支撑杆和一个圆环形的装药托盘(3)组成；所述装药托盘(3)用于装载炸药和电雷管；

所述高速相机(8)的个数为两台；所述照明装置(6)为两套以上；

整体连接关系：

所述可拆卸底座与爆炸容器(1)上的环形底盘固连，将爆炸容器(1)的底端封闭；所述法兰盖(4)与爆炸容器(1)上的环形凸台固连，并将待测样品固定在爆炸容器(1)的顶端；所述炸药固定结构(2)的支撑杆通过爆炸容器(1)筒壁上的通孔与爆炸容器(1)固连，所述装药托盘(3)与法兰盖(4)同轴；所述同步发射器通过同轴电缆分别与所述装药托盘(3)上的电雷管和两台串联的高速相机(8)连接；所述高速相机(8)通过千兆网线与计算机采集终端(9)连接；两台高速相机(8)拍摄方向之间夹角α为15°～30°，且视场与待测样品表面重合；两套以上的照明装置(6)均匀分布在待测样品两侧。

2.根据权利要求1所述的一种测量材料抗爆炸冲击性能的系统，其特征在于：所述同步触发器(7)可输出具有上升沿的脉冲电信号，其输出信号为5伏TTL；所述电雷管为5号电雷管。

3.根据权利要求1所述的一种测量材料抗爆炸冲击性能的系统，其特征在于：所述测量材料抗爆炸冲击性能的系统无可拆卸底座。

4.一种如权利要求1所述的测量材料抗爆炸冲击性能的系统的实现方法，其特征在于：所述方法具体步骤如下：

(1)对待测样品进行去除油污并打磨处理后，在待测样品的表面喷涂一层厚度≤0.1mm的底漆，干燥，在底漆表面制作随机分布的散斑点，得到散斑场；

其中，所述待测样品为圆形薄板结构，直径应为200mm，厚度为0.5～10mm；所述底漆和散斑点的颜色不同；所述散斑点直径在高速相机视场内的大小为5个像素；

所述干燥优选自然晾干；

(2)将装有电雷管的药柱安装在装药托盘上后将炸药固定结构固连到爆炸容器的筒壁上；将待测样品放置于所述爆炸容器的顶端，并通过法兰盖固定；若加载条件为封闭爆炸时，安装可拆卸底座，若加载条件为半封闭爆炸时，不安装可拆卸底座；其中，所述药柱由含能炸药冷压成型；

(3)连接所述爆炸加载装置、同步触发器、高速相机和计算机采集终端；调整两台高速相机拍摄方向之间夹角α为15°～30°，聚焦使所述高速相机视场与待测样品表面的散斑场重合；将两套以上的照明装置均与分布在待测样品两侧，打开照明装置；

(4)对高速相机进行三维标定，采集15幅以上的标定板图像；将所述标定板图像导入计算机采集终端上的DIC计算软件进行计算，得到高速相机的空间坐标系和单个相机的内部参数；

其中，DIC为三维数字图像相关方法的简称；

(5)通过同步触发器同时触发高速相机和电雷管；电雷管引爆药柱，同时，所述通过高速相机采集爆炸过程中待测样品的动态变形过程，得到记录有变形信息的数字图像；

(6)将所述数字图像导入计算机采集终端上的DIC计算软件进行相关匹配计算，得到爆炸过程中待测样品表面的初始三维位移场信息；根据所述位移场信息利用差分法和导数法分别计算出三维速度场信息和二维面内应变场信息；

(7)根据所述三维位移场信息、三维速度场信息和二维面内应变场信息，选取待测样品表面的中心点、偏心点和边缘点为特征点，提取所述特征点的位移-时间曲线、速度-时间曲线和主应变-时间曲线，并所述曲线获得待测样品的特征量，即最大离面位移、最终挠度、最大离面速度、最大主应变和塑性变形周期；根据所述特征量评估待测样品的抗爆炸冲击性能。

5.根据权利要求3所述的一种测量材料抗爆炸冲击性能的系统的实现方法，其特征在于：所述干燥为自然晾干。