[发明专利]用于研究爆炸应力波与运动裂纹相互作用的实验加载系统及方法

权利要求书

1.用于研究爆炸应力波与运动裂纹相互作用的实验加载系统，其特征在于，通过落锤自由下落击中冲击头，冲击头对试件施加冲击荷载，使试件起裂产生运动裂纹；在落锤与冲击头接触的瞬间，产生一个电信号，电信号通过信号线传递到自动跟踪式同步机，自动跟踪式同步机发出触发信号至多通道脉冲点火器；自动跟踪式同步机收到电信号到发出触发信号的间隔时间可以预先设置；多通道脉冲点火器接到触发信号后立即放电，在起爆线连接的起爆探针尖端放电，引爆药包中的炸药，产生爆炸应力波；所述实验加载系统在运动裂纹扩展的不同时期引爆一个或多个药包，多个药包爆破的间隔时间也可人工设置，满足不同的实验要求；所述实验加载系统包括支架(14)、冲击头(1)、落锤(2)、夹具(12)、试件(13)、炸药药包(16)，支架(14)上设置横梁，冲击头(1)一端带有尖锐部，冲击头(1)穿过该横梁上的通孔，所述尖锐部与试件(13)接触；支架(14)上还设置有竖直轨道，落锤(2)与竖直轨道配合，可以沿竖直轨道向下运动对冲击头(1)进行冲击，在试样上制造运动裂纹；试件(13)上根据需要设置一到多个炮孔；夹具(12)的固定端头(11)夹在试件(13)中的炸药药包(16)两侧，将试件(13)调整到合适的位置并进行固定，保证试件(13)的稳定性和炸药药包(16)的密封性；起爆探针(10)的尖端插入炸药药包(16)，然后将炸药药包(16)插入试件(13)的炮孔中；冲击头(1)、落锤(2)通过导线及信号线连接到自动跟踪式同步机的触发靶端口，在落锤下落击中冲击头之前，信号线保持断路状态；落锤击中冲击头时，信号线与落锤、冲击头形成一条闭合通路，此时自动跟踪式同步机收到触发信号；自动跟踪式同步机接到触发信号后，经过预先设定的一段延时时间后再向多通道脉冲点火器发出脉冲信号，多通道脉冲点火器放电引爆炸药药包(16)。

2.根据权利要求1所述的实验加载系统，其特征在于，为了增加落锤的冲击力，落锤(2)顶部固定放置一到多个砝码(3)。

3.根据权利要求1所述的实验加载系统，其特征在于，所述的落锤和冲击头均用金属制成，在两者接触的瞬间会形成电路通路，产生电信号传递给自动跟踪式同步机。

4.根据权利要求1所述的实验加载系统，其特征在于，炸药药包(16)高度与试件(13)厚度相同，炸药药包(16)外径与试件(13)的炮孔直径相同。

5.根据权利要求1所述的实验加载系统，其特征在于，如果试件中有多个炮孔，需要设置相应数量的夹具及固定端头固定药包，夹具的尺寸可根据药包的位置确定。

6.根据权利要求1所述的实验加载系统，其特征在于，自动跟踪式同步机有多个信号输出端口，一次能够自由设置多个延时时间，以μs级的精度控制延时时间。

7.根据权利要求1-6任一所述的实验加载系统研究爆炸应力波与运动裂纹相互作用的方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，用信号线连接自动跟踪式同步机和多通道脉冲点火器，并在多通道脉冲点火器相应的放电通道接上信号线；

然后，根据实验需要在炸药药包中装入一定量的炸药，并用漆包线做成起爆探针，将探针尖端插入炸药中，将炸药药包装入试件炮孔中；

之后，设置自动跟踪式同步机的电压输出幅度以及各控制通道延时的时间，把试件固定在夹具上；

最后，将多通道脉冲点火器放电通道的信号线与起爆探针末端连接，将一根信号线的一端与自动跟踪式同步机的触发靶端口连接，另一端同时连接落锤和冲击头，打开自动跟踪式同步机和多通道脉冲点火器，使落锤自由下落即可。