[发明专利]一种大型精密冲击试验系统

说明书

本发明涉及一种大型精密冲击试验系统，包括：气液增速液压缸、冲击板、支撑桁架、移动升降平台、阻尼缓冲装置、边界约束装置和地基基础，所述的气液增速液压缸设置在支撑桁架上，气液增速液压缸的高速杆端设置有用于冲击试验的冲击板，支撑桁架设置在地基基础上并与地基基础形成封闭框架结构，所述的移动升降平台设置在地基基础上并位于支撑桁架下方，阻尼缓冲装置设置在移动升降平台中部，边界约束装置对称设置在移动升降平台上端面两侧，被撞击试件设置在阻尼缓冲装置上并通过边界约束装置夹紧定位。本发明具有稳定的结构，可作为研究爆炸冲击的基准标定实验平台，具有重复性好、精度高、经济高效等优势。

技术领域

本发明涉及冲击试验技术，具体是一种大型精密冲击试验系统。

背景技术

传统的爆炸效应研究手段主要依赖于现场装药爆炸试验，但由于近区爆炸时高温爆轰产物与周围空气混合产生燃烧而形成火球区，炸药爆轰产生的强电磁辐射、大量带电粒子、固体颗粒、火光和高温造成测量环境非常复杂严酷，因此传感器极易损坏，测量信号遭受严重干扰，甚至力学参数信号被完全湮没，结构构件的动态响应力学参数测量的可重复性已经降低到难以接受的程度。尤其是受到火球遮蔽的影响，不能使用光学测量设备，高速摄像机无法拍摄到此区域内试件变形、破坏的视频信号，而试件变形-破坏的发生、发展变化过程对于分析试件的破坏模式和机理，进而研究新的加固技术（新材料、新构件、补强细部结构）和抗爆设计方法是最重要的信息资料。

近区爆炸荷载特点是超压峰值高、作用时间短，国外已有经验表明，大型精密冲击实验系统可以产生此类荷载波形。仅仅依靠炸药爆炸开展毁伤效应研究在时间和经费的消耗上是任何国家承担不起的，而采用非爆炸方法的大型精密冲击可以进行爆炸模拟试验，产生逼真的类爆炸压力/冲量波形，不仅重复性好，而且每次试验均可获得压力、应变、位移、加速度等防护设计与毁伤评估所必须的有效数据，可以大大缩短试验周期、节省大量试验研究经费，尤其是可以利用高速摄像机从不同角度观测试件变形至破坏过程，获得全过程的影像资料，这对于工程结构变形与破坏机理的分析以及加固与毁伤评估研究是十分重要的基础资料。

目前，国内的炸药爆炸试验受经费、场地等条件制约往往只能进行缩尺模型试验。例如，钢筋混凝土构件的原型化爆试验装药量一般需要几十kg到几百kg，甚至1t以上，而实际作用在试件上的能量仅为爆炸当量的很小部分，绝大部分能量以爆炸波形式传播到周围环境中，因此考虑到安全和经费问题，只能进行缩尺模型试验；通常，近区化爆试验数据均值离差在±20%以上，甚至±50%的离散度和误差也并不鲜见；因此，采用近区化爆试验数据来标定和验证数值模拟方法是不合适的，只是在缺乏可靠的精准数据情况下的一种无奈之举。

当前，实验室内采用非爆炸方法对试件施加类似常规弹药爆炸波荷载的大型室内精密实验系统主要有两种，一种利用重力势能实现低速撞击，即落锤式冲击试验机；另一种则为液压伺服驱动爆炸模拟器。目前，国内已建的近区爆炸模拟试验设备均属于落锤式，且大多数落锤质量都较小（<200kg），有效落高较低（<3m），撞击能量较低（几百~几kJ），其主要用于进行金属、塑料、复合材料等小型试件的动态力学性能试验；并且由于采用自由落体方式，因此撞击速率普遍偏低，无法有效模拟出爆炸荷载波形，因此，国内的落锤冲击试验机不能进行精密冲击试验。主要缺陷在于：均无防止落锤冲击构件后回弹的机构，试验中落锤和构件都有显著回弹，二次冲击问题相当严重，而且测量系统落后，设备可控性差，主要部件精度较低，使用锤头面积较小，只能进行局部加载。因此试验误差相当大，可重复性差，均未达到精密冲击实验的要求，应用范围受到很大限制。

目前国内能够模拟近区爆炸的高速液压精密冲击设备基本是空白，导致毁伤机理研究的基础数据匮乏，造成对毁伤效果无底数，不能满足信息化条件下对于武器破坏效应与毁伤评估研究的需要。

发明内容

针对背景技术中的不足，本发明的目的是提供一种大型精密冲击试验系统，用于模拟不同爆炸参数下的单点或多点爆炸冲击试验。