[发明专利]岩石动态力学特性实验装置及其实验方法

说明书

一种岩石动态力学特性实验装置及其实验方法，涉及岩石动态力学研究技术领域。该岩石动态力学特性实验装置包括依次连接的压力驱动机构、发射机构和靶室，还包括具有检测组件和分析组件的测试分析机构；压力驱动机构用于驱动可进行岩石超高应变速率力学特性实验或进行超高速岩体侵彻特征实验的作用对象通过发射机构进入靶室，靶室内设有用于与作用对象作用的待测试靶体，检测组件设于靶室内用于检测作用对象受驱进入靶室的速度、待测试靶体在作用对象冲击下的应力数据，和待测试靶体在作用对象作用下的侵彻深度和侵彻范围，并将检测数据传输至分析组件，分析组件用于分析计算以得到待测试靶体的岩石动态力学特性。

技术领域

本发明涉及岩石动态力学研究技术领域，具体而言，涉及一种岩石动态力学特性实验装置及其实验方法。

背景技术

深地国防工程是确保国家首脑指挥中心等安全可靠的战略设施，是国防军事防御的最后一道防线。一般认为，在超高速动能武器的强动载作用下，地下国防工程岩体将呈现侵彻范围大、地冲击压力强等特点。因此，准确认知岩石等介质的强动载力学特性，科学评估强动载作用下岩体侵彻特征与地冲击应力波规律，是提出在超高速动能弹等新型战略武器打击下确保国防工程安全的前提和基础。

目前，国内外进行岩石动态力学特性以及岩体侵彻特征实验的主要设备包括气液联动实验装置、SHBP杆实验装置以及轻气炮实验装置等。然而，现有的气液联动实验装置和SHBP杆实验装置应变速率较低，主要用于开展应变速率在10¹s^-1～10²s^-1范围的岩石强度和变形特征研究，不能满足强动载作用下更高应变速率(10⁵s^-1以上)的相关研究要求；而现有的单级、多级轻气炮装置功能相对单一，目前强动载作用下岩石超高应变速率力学特性实验和岩体侵彻特征实验需采用不同设备进行，还没有一套多功能实验设备同时开展超高应变速率力学特性实验和高速侵彻特征研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种岩石动态力学特性实验装置及其实验方法，同一实验装置中既能开展岩石超高应变速率力学特性实验，也能开展超高速岩体侵彻特征实验。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明的一方面，提供一种岩石动态力学特性实验装置，该岩石动态力学特性实验装置包括压力驱动机构、发射机构、靶室以及测试分析机构；压力驱动机构、发射机构和靶室依次连接，压力驱动机构用于驱动可进行岩石超高应变速率力学特性实验或进行超高速岩体侵彻特征实验的作用对象通过发射机构进入靶室，靶室内设有用于与作用对象作用的待测试靶体，测试分析机构包括检测组件和分析组件，检测组件设于靶室内用于检测作用对象受驱进入靶室的速度、待测试靶体在作用对象冲击下的应力数据，以及待测试靶体在作用对象作用下的侵彻深度和侵彻范围，并将检测数据传输至分析组件，分析组件进行分析计算以得到待测试靶体的岩石动态力学特性。该岩石动态力学特性实验装置及其实验方法，同一实验装置中既能开展岩石超高应变速率力学特性实验，也能开展超高速岩体侵彻特征实验。

可选地，压力驱动机构包括高压气泵、起爆器、发热装置、管体以及破裂片，其中，起爆器连接于高压气泵与管体之间，管体可用于储存液态二氧化碳，发热装置固定于管体内且可沉浸于液态二氧化碳中，用于向管体内释放热量，破裂片固定于管体内，用于在管体内的压力达到预设值时破裂。

可选地，发射机构包括发射管和固定装置，发射管的一端和压力驱动机构连接、另一端和靶室连接，固定装置用于固定发射管。

可选地，发射管包括多根，相邻两根发射管通过法兰盘连接。

可选地，发射管内设有用于供作用对象作直线加速运动的发射通道，发射通道的平直度与预设平直度的差值在预设范围内。

可选地，岩石动态力学特性实验装置还包括脱壳器，脱壳器连接于发射管与靶室之间，脱壳器用于使作用对象的弹托与作用对象的弹体分离。