[发明专利]一种激波管膜片的划刻装置及划刻方法

说明书

本发明公开了一种激波管膜片的划刻装置及划刻方法，划刻装置包括底板、设置在底板上的压板、设置在压板上的夹具和电机，所述压板上设置有通槽，所述夹具设置在通槽内，夹具通过丝杠与电机连接，在电机的作用下夹具沿着通槽移动，所述夹具顶端设置有托盘，所述夹具低端设置有笔尖，笔尖能够在底板平面上滑动。本发明根据金属材料的塑性理论，对金属材料的物理量进行量纲分析，建立数学模型，根据无量纲分析结果得出载荷、材料特性、划刻笔尖尺寸、划刻深度之间存在明确的比例关系，为制定规范化的激波管膜片划刻方法提供了理论依据。

技术领域

本发明涉及试验流体力学领域，具体涉及一种激波管膜片的划刻装置及划刻方法。

背景技术

激波管是一种基于气体动力学原理的试验设备，用于研究瞬时气体冲击载荷作用下的物理、化学过程，广泛应用于流体力学、核爆炸、喷气推进技术、分子物理学、光谱学、天体物理等多个学科。激波管本质是为了模仿爆轰物剧烈变化引起的空气压力波。通常激波管是个中空的等直管，一端封闭或者全封闭结构。这根管子通过膜片分成低压和高压两个腔室，使用时两个不同空间充了不同量的气体产生了不同压力。利用两个腔体的压力差将膜片压破，高压腔体中的气体将被推向低压腔体，腔体气体就会在激波管中单方向流动，就会产生在高压腔体的稀疏波和在低压腔体中的激波。通常利用低压腔内的运动激波来模拟爆炸等物理现象中的冲击波现象。

激波管中高低压腔室的分割膜片是激波管中重要的耗材部件，当膜片瞬时破裂时高压气流涌向下游，形成激波阵面向低压腔室内运动。该激波阵面特性与膜片力学性能和瞬时破裂过程密切相关，因此膜片力学参数其破膜过程决定了激波阵面优劣。激波管膜片材料形式多种多样，有金属的、聚酯薄膜，厚度也根据需求有所不同。

对于强激波而言会采用比较厚的金属板（有的厚度达到了1～2mm），并采用机加工的方式在膜片上加工沟槽来有效控制膜片的破膜压力，从而得到确定的激波强度。对与激波强度不高，通常则采用金属薄膜作为分割膜，以铝膜为例，此种厚度一般为0.01mm～0.1mm，此时铝膜的厚度很薄，机加工的方式无法加工沟槽，只能采用物理划刻的方法来人工处理。人工划刻时划痕的深度、宽度等多个力学参数不确定，使得激波的破膜压力不确定，使得激波强度也难以确定。

发明内容

本发明的目的提供一种划刻装置及划刻方法，实现多膜片的标准化操作，去除人工划刻带来的不确定因素。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种激波管膜片的划刻装置，包括底板、设置在底板上的压板、设置在压板上的夹具和电机，

所述压板上设置有通槽，所述夹具设置在通槽内，夹具通过丝杠与电机连接，在电机的作用下夹具沿着通槽移动，

所述夹具顶端设置有托盘，所述夹具底端设置有笔尖，笔尖能够在底板平面上滑动。

在上述技术方案中，所述底板为圆形转盘，所述压板为圆形结构，所述压板能够在底板上转动。

在上述技术方案中，所述底板上沿着圆周方向设置有刻度尺，压板沿着刻度尺转动调整角度。

在上述技术方案中，所述通槽沿着压板的直径设置。

在上述技术方案中，在压板上电机设置在通槽的端部。

一种激波管膜片的划刻装置的划刻方法，包括以下步骤：

S1：确定试验需要的激波管膜片材料，以及通过试验需求确定要在激波管膜片上进行划刻的深度，并根据划刻深度确定笔尖的半径；

S2：根据激波管膜片材料的密度、屈服强度和厚度计算划刻过程中需要施加的作用力，并给装置施加相应的载荷；

S3：根据步骤一和步骤二中的需求确定划刻的速度；

S4：启动电机，沿着一个方向带动笔尖在激波管膜片上进行划刻，划刻完毕停止电机；