[发明专利]一种用于单轴荷载下不同厚度模型板材爆炸致裂装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光测力学实验装置，尤其涉及一种对受轴向荷载下爆破致裂进行物理模拟实验的光测力学实验装置。

背景技术

目前，在物理爆破模型实验中，模型的边界条件大多是自由边界条件，而很多实际问题并不是自由边界，如房屋结构中的承重墙体，其上边界受到上部结构的重力作用，下部边界受到底板的反作用力，其上、下边界条件显然不是自由边界条件。基于对此类型实际工程问题的分析，扩大物理爆破模型试验的适用范围，设计出这种可使试件受到竖向荷载并保证其稳定性的装置。

 作为可循环使用的实验装置，最好是能够在能够保证其实验用途的基础上，使其适用范围更广。在物理爆破模型实验中，经常会用到不同厚度的板材模型，为了扩大该装置的兼容性，进行了相关设计，使得实验装置能够适用于不同厚度的板材模型，并能够保证稳定性。

从实际的工程问题出发，并尽可能大的发挥实验装置对板材模型的适用范围，特发明此实验装置。

发明内容

鉴于现有实验装置不能够很好模拟相关实际工程问题，本发明的目的在于为物理爆炸模型试验提供轴向荷载作用，以模拟相关的实际问题，设计上也能够满足对不同厚度板材模型的兼容适应性。

一种用于单轴荷载下不同厚度模型板材爆炸致裂装置，包括静态加载固定装置和用于产生动态荷载的爆炸加载固定装置。所述静态加载固定装置由三个主要组成部分，包括一个底层的预制异形钢构件A及其附属构件（“凸”形钢条与螺栓若干）和两个对称的侧向预制异形钢构件B、C及其附属构件（“凸”形钢条与螺栓若干），每一块异形钢构件上预制有一定深度的“凹”形卡槽，与其配套的是相应的“凸”形钢条，卡槽的一侧内表面上有三个预制的螺纹孔，与钢构件的外侧表面相通，即为螺纹通孔。当模型板材固定在卡槽内时，模型板材的上部有一小部分会高出两侧竖直放置的异形钢构件，在板材的上部边界上会有一个面积较大的水平钢制承接板与其充分接触，在承接板的上方是液压千斤顶。

所述爆炸加载固定装置的组成构件为两块相同的条形钢制夹具和一个螺栓，钢制夹具的一端为拧紧固定的圆柱形加载头，另一端为预制的小直径螺纹孔。

所述两块侧向预制钢构件B、C的背面有预制的一定直径的螺纹孔，可通过紧固螺栓与液压加载平台固定。

本发明所述的用于单轴荷载下不同厚度模型板材爆炸致裂装置的优点在于：（1）采用该实验装置后，可以改变平面模型试件的边界条件，对试件施加单轴荷载，适用于模拟一些工程实际问题；（2）通过对加压系统的调节，可以施加不同大小的轴向荷载；（3）采用“凹”形卡槽和“凸”形钢条的组合，可以实现对不同厚度模型板材的固定加载；（4）整个实验装置结构简单、操作方便，易于实现和维护。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明的组成构件拆分示意图。

具体实施方式

本发明的中心是：通过已有的加载设备，在置于本发明装置中的模型板材的上部边界施加静力荷载，使模型板材处于单轴应力状态，内部产生初始静态应力场，然后通过爆炸实验，并采用光测力学方法对爆炸致裂过程进行观测，以研究此类实际工程问题中的岩石等结构物的爆破断裂现象和破坏机理。

结合附图1、图2，首先介绍一下本发明的各部分组成：

图1所示为模型板材置入实验装置的整体三维结构图，其中装置的主体结构由A、B、C和D四个部分组成，E为模型板材。图2所示为各组成部分的结构拆分示意图，图2(a)所示为侧面竖直放置的预制异形钢构件B的组合情况，1为“凹”形卡槽的主板，2为“凸”形钢条，3为预制的螺纹孔，A的组合情况与B基本相同；图2(b)所示为底层水平放置的预制异形钢构件C的组合情况，与B类似，4为“凹”形卡槽的主板，5为“凸”形钢条，6为预制的螺纹孔；图2(c)所示为爆炸加载固定装置的组成示意图。

下面来对本发明的操作进行详细描述：