[发明专利]一种用于分析弹丸作用效果的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种试验装置，具体为一种用于分析弹丸作用效果的装置及方法。

背景技术

喷丸成形技术是利用高速弹丸流撞击金属板材的表面，使受撞击表面及其下层金属材料产生塑性变形而延伸，从而逐步使板材发生向受喷面凸起的弯曲变形而达到所需外形的一种成形方法。该技术始于二十世纪五十年代初期，并随着飞机整体壁板零件的广泛应用而逐步发展起来，由于此种成形方式在成形过程中无需专用模具和压力机，成形方法灵活多样，非常适合于小批量生产。因此，喷丸成形方法被大量应用与飞机的机翼、机身以及运载火箭燃料箱等的壁板成形中。

在喷丸成形的过程中，需要对喷丸的工艺参数进行分析以获得较好的喷丸成形效果。实际过程中以Almen试片来度量各种喷丸参数的喷丸强度，而Stanford大学的Fuchs H O研究指出，Almen试片存在强度定义不完整等方面的缺陷，Almen试片强度定义不完整的缺陷表现在仅用Almen强度难以确定实际的喷丸工艺，因为高速的小弹丸和低速的大弹丸可以达到相同的Almen试片测量强度。为了进一步研究不同弹丸直径及弹丸速度对板件的作用效果，需要得到弹丸在与板件接触到与板件脱离这一整个过程弹丸的速度，而目前在试验中还很难测定。

发明内容

要解决的技术问题

为解决现有技术存在的问题，进一步研究不同弹丸及弹丸速度对板件的作用效果，本发明提出了一种用于分析弹丸作用效果的装置及方法，

技术方案

本发明的技术方案为：

所述一种用于分析弹丸作用效果的装置，其特征在于：由喷丸机、板件支架、位移传感器、激光测速传感器、控制器和X射线发射机组成；待冲击板件安装在板件支架上，喷丸机喷嘴垂直于板件平面，激光测速传感器测量喷丸速度，位移传感器记录喷丸位移，X射线发射机探测弹丸冲击引起的板件残余应力；激光测速传感器、位移传感器和X射线发射机的测量结果输入控制器。

所述一种用于分析弹丸作用效果的方法，其特征在于：采用以下步骤：

步骤1：喷丸机发射弹丸冲击板件，激光测速传感器测量弹丸从发射到碰撞弹回全过程中弹丸的速度，位移传感器记录弹丸从发射到碰撞弹回全过程中的位移变化；

步骤2：根据位移传感器的测量结果，得到弹丸与板件接触时刻T₁以及弹丸与板件脱离时刻T₂，在弹丸速度变化曲线中找到时刻T₁和T₂对应的弹丸速度V₁和V₂；并由X射线发射机得到板件残余应力；

步骤3：改变喷丸直径和喷丸发射距离，重复步骤1至步骤2，得到不同喷丸直径和喷丸发射距离对应的弹丸接触速度和脱离速度，以及板件残余应力。

有益效果

本发明提出了一种用于分析弹丸作用效果的装置及方法，通过测量不同弹丸碰撞板件的速度变化以及板件的残余应力，从而能够分析不同弹丸参数对弹丸作用效果的影响。

附图说明

图1：本发明的装置示意图。

其中：1、位移传感器；2、右支架；3、待冲击板件；4、弹丸；5、激光测速传感器；6、左支架；7、喷丸机。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明：

参照附图1，本实施例中的用于分析弹丸作用效果的装置由喷丸机7、板件支架、位移传感器1、激光测速传感器5、控制器和X射线发射机组成。待冲击板件3安装在板件支架上，喷丸机喷嘴垂直于板件平面，激光测速传感器测量喷丸速度，位移传感器记录喷丸位移，X射线发射机探测弹丸冲击引起的板件残余应力；激光测速传感器、位移传感器和X射线发射机的测量结果输入控制器，控制器将测量数据实时上传至外部计算机。

本实施例中对喷丸成形过程中的一些工艺参数进行设定，弹丸为铸钢弹丸，喷嘴与板件的喷射距离为100～300mm,气压式喷丸机的喷射压强为1MPa。

利用位移传感器和激光测速传感器对整个弹丸从作用在板件上到离开板件这个过程进行测量：激光测速传感器有两个端口：一个发射端口，发出LED光源；一个是高速拍照端口，实现CCD面积高速成像对比，通过在极短时间内的两个时间的图像对比，分辨弹丸移动的距离，结合传感器内部的算法，实时输出弹丸的速度。LED光发射口对着弹丸发射出激光，经反射到摄像接收口，接收到信号后传给信号处理器，通过算法计算出它的速度，而位移传感器可以得到弹丸的位置信息。

具体的分析过程为：