[发明专利]一种远场均布爆炸载荷模拟加载装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种远场均布爆炸载荷模拟加载装置及试验方法，包括爆炸室、悬挂件、整流管、目标结构件、压力传感器、激光测振仪和显示终端；爆炸室一端开放，另一端连接整流管，爆炸室内腔与整流管内腔贯通；悬挂件设置在爆炸室顶部，且悬挂件能够沿着整流管轴线方向来回移动；整流管用于对爆炸冲击波进行整形；目标结构件连接在整流管的末端，压力传感器用于检测目标结构表面的压力载荷，激光测振仪对准目标结构，用于测量目标结构的结构响应；本发明的加载装置具有压力峰值和比冲量可调控的功能，可用于开展不同压力峰值、比冲量组合作用下目标结构的毁伤效应研究，可为大当量装药远场爆炸载荷下典型目标结构的毁伤研究提供支撑。

技术领域

本发明属于爆炸毁伤技术领域，具体涉及一种远场均布爆炸载荷模拟加载装置及试验方法。

背景技术

根据弹药与目标距离的不同，目标结构表面的爆炸载荷常呈现出不同的特征。如，当弹药近距离爆炸时，结构表面爆炸载荷的特征为时空分布不均匀，且超压峰值高、脉宽短；而当弹药距离目标较远时，结构表面的爆炸载荷往往是均匀分布的，且超压峰值低、脉宽长。现有研究表明，对于大当量弹药，远场爆炸载荷仍能对车辆、建筑等目标产生明显的破坏效果。因此，开展低峰值、长脉宽、均匀分布的远场爆炸载荷作用下结构的破坏机理研究是有意义的。然而，开展弹药远场爆炸对结构的破坏效应研究存在试验成本高、周期长、实施难度大且无法大量开展的问题，因此有必要研制载荷可控的远场爆炸载荷模拟加载装置并建立相应的试验方法。

当前，国内外均已形成了一些均布爆炸载荷模拟加载装置和方法。国内方面，三医大有生物激波管，长度L＝43m，内径Ф＝1m，主要针对生物目标进行研究。兵器204所有直径100mm和50mm的高压激波管装置，能用于开展小尺寸结构毁伤试验。总参工程兵三所建成了长42m、重340吨的某型抗爆激波管用于开展模拟核爆对大型目标的毁伤试验装置。德国某研究所建成了加载段宽度为2.5m的方形开口冲击波加载装置，该装置实现了冲击波峰值与脉宽的参数化控制，可通过调节高压段的压力和长度调节加载段冲击波强度，该装置可用于加载钢筋混凝土和金属梁、板等结构。加拿大渥太华大学爆炸研究实验室建成了开口尺寸约2m×2m的方形开口激波管装置，该装置包含驱动段、连接段、扩张段、和加载面四部分，加载平面上可安装各种形状的结构，可通过改变驱动段的长度和压力改变加载面上的冲击波压力-冲量组合。

尽管当前已形成了一些远场均布爆炸载荷模拟加载装置，但这些装置仍存在以下不足：一方面，当前的加载装置大多是基于高压气体驱动的，这会导致冲击波在管体内多次反射，进而结构表面会形成具有多波次特征的载荷曲线，与实际情况的单波次冲击波载荷波形不符；另一方面，部分基于炸药驱动的模拟装置主要面向于模拟核爆载荷下的大型整体目标毁伤特性研究，其仍存在试验成本过高等问题，完全无法支撑构件级小型目标毁伤试验的大量开展。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供了一种远场均布爆炸载荷模拟加载装置及试验方法，可实现均布冲击波超压峰值和比冲量的可调控加载，同时为远场均布爆炸载荷下目标结构的毁伤效应研究提供手段。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种远场均布爆炸载荷模拟加载装置，包括爆炸室、用于悬挂炸药装药的悬挂件、整流管、目标结构件、压力传感器、激光测振仪和显示终端；

所述爆炸室一端开放，另一端连接所述整流管，所述爆炸室内腔与整流管内腔贯通；所述悬挂件设置在爆炸室顶部，且所述悬挂件能够沿着整流管轴线方向来回移动；所述整流管用于对爆炸冲击波进行整形；

所述目标结构件连接在所述整流管的末端；所述目标结构件包括主体板和设置在主体板上目标板；所述主体板上设置有特定形状的孔洞，所述目标板覆盖在所述孔洞上，孔洞处目标板的形状形成特定形状的目标结构；

所述压力传感器连接在目标结构件上，用于检测目标结构表面的压力载荷；所述激光测振仪对准所述目标结构，用于测量所述目标结构的结构响应；