[发明专利]一种强冲击大脉宽冲击载荷模拟装置及其控制方法

说明书

本发明提出了一种强冲击大脉宽冲击载荷模拟装置及其控制方法，所述装置包括：加载箱、泄爆孔、加载孔和活塞传力装置；所述泄爆孔和加载孔分别设置在加载临近的两个端面上，并且靠近设置；所述活塞传力装置安装在加载孔上，所述活塞传力装置的末端与受冲击结构相连接；通过在加载箱中起爆炸药，在加载孔处模拟冲击载荷，并通过活塞传力装置传递给受冲击结构；通过调整药量、起爆位置和泄爆孔面积等参数来模拟各种压力峰值和脉宽的冲击载荷；利用该装置和方法可以便捷、有效地模拟强冲击、大脉宽冲击载荷，可用于结构和设备的冲击评估。

技术领域

本发明属于爆炸冲击毁伤评估领域，具体地，涉及一种强冲击大脉宽冲击载荷模拟装置及其控制方法。

背景技术

对于建筑物、舰船等结构的爆炸冲击、飞行器高速入水的冲击等情况，结构都受到冲击载荷作用。为考核结构抗冲击能力，需要对结构开展冲击实验，传统的冲击载荷发生装置有冲击机、冲击平台和直接爆炸等。然而，以上冲击载荷脉宽较短，对于飞行器高速入水等大脉宽载荷，尚无有效载荷施加手段。

目前已有的相关专利，只能施加瞬时冲击载荷，冲击载荷脉宽不超过毫秒量级。对于飞行器高速入水等大脉宽载荷，其脉宽达到百毫秒量级，因此，用现有的载荷施加方法无法施加出相似的冲击载荷。

发明内容

本发明为了解决上述问题，能使冲击载脉宽能达到百毫秒量级，提出了一种冲击载荷模拟装置和方法。

本发明是通过以下方法实现的：

一种强冲击大脉宽冲击载荷模拟装置，所述装置包括：加载箱、泄爆孔1、加载孔2和活塞传力装置3；所述泄爆孔1和加载孔2分别设置在加载箱临近的两个端面上，并且靠近设置；所述活塞传力装置3安装在加载孔2上，所述活塞传力装置3的末端与受冲击结构相连接；通过在加载箱中起爆炸药，在加载孔2处模拟冲击载荷，并通过活塞传力装置3传递给受冲击结构。

进一步地、所述活塞传力装置3设有限位器，由橡胶密封。

一种应用于强冲击大脉宽冲击载荷模拟装置的控制方法：所述方法包括以下步骤：

步骤1，依据目标载荷峰值和脉宽，计算起爆炸药药量、爆源位置和泄爆孔1面积；

步骤2，加载箱安放于具有爆炸资质的试验场地；

步骤3，将加载孔2活塞传力装置3末端与受冲击结构相连接；

步骤4，人员布置炸药；

步骤5，人员撤出加载箱，在加载箱泄爆孔1处外接圆环板，使泄爆孔1到达设计面积；

步骤6，引爆炸药，完成加载。

进一步地、通过调整药量、起爆位置、泄爆孔1面积，以达到指定冲击载荷峰值和脉宽；

所述加载箱内的爆炸载荷能够简化为两个阶段：第一阶段为冲击波载荷，冲击波超压峰值为P_r，是由入射超压P_s作用在结构壁面上反射形成，作用时间为τ₁；第二阶段为准静压载荷，超压峰值为P_qs；

TNT炸药在加载箱爆炸产生的入射超压P_s的半经验公式为：

其中，入射超压P_s单位为MPa，Z是比例距离：

其中，R是从药包中心至测点距离，单位m，Q是药量，单位kg；

第一阶段冲击波载荷作用时间τ₁的半经验公式为：