[发明专利]模拟储油罐在爆炸冲击荷载作用下响应的实验装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及实验装置技术领域，尤其涉及一种模拟储油罐在爆炸冲击荷载作用下响应的实验装置及其方法。

背景技术

石油储备战略是我国能源战略的重要组成部分。战略石油储备是在战争或自然灾难时以保障国家石油的不间断供给为目的。目前我国正在兴建扩建石油储备基地以保障国家能源安全。这些新扩建工程由于地质等条件，在扩建或是兴建过程中常需要经行爆破施工，而爆破场区内在役储油罐属于大型薄壁钢结构在冲击荷载作用下容易屈曲失稳。需要研究分析储油罐在爆破冲击荷载作用下的响应规律以便在工程中严格监测，并制定保护储罐的爆破措施。

目前对储油罐的动载荷破坏主要研究的是地震波作用下的各种失稳类型而对于爆破冲击荷载这种短促强冲击的并没有深入研究，在实际工程中常在储罐附近经行爆破施工，爆破产生的冲击荷载对储罐的危害极大，研究分析在爆炸冲击荷载对作用下储罐的响应有着重要意义。目前储罐的动荷载响应研究有以下方法：振动台模型实验：而振动台难以实现模拟爆炸产生的短促冲击震动。在振动台模拟爆破冲击震动不具有可操作性。数值仿真：该方法对储罐壁油液的相互耦合作用难以真实反应，为较精确模拟需要划分大量网格，而大量的网格需要较长计算时间，成本也较高，需要大量实验提供基础数据和修正依据而关于这方面的实验却不多难以提供较多修正数据。针对以上的问题提供了一种采用模拟真实的爆炸源，精确采集储油罐的应变状态震动速度等物理量，以此模拟测试储油罐在工程爆破荷载作用下的响应。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的问题是提供一种模拟储油罐在爆炸冲击荷载作用下响应的实验装置及其方法，以克服现有技术中不具有可操作性，要较长计算时间，成本也较高的缺陷。

(二)技术方案

为解决所述技术问题，本发明提供一种模拟储油罐在爆炸冲击荷载作用下响应的实验装置，包括传震台、模型储油罐、加速度传感器、速度传感器、应变接线桥盒、第一动态信号分析仪、爆破测振仪、屏蔽线、背爆面三轴45°应变花、侧面三轴45°应变花、迎爆面三轴45°应变花和第二动态信号分析仪；所述传震台上设置有若干装药孔；所述模型储油罐设置在所述传震台中心位置；若干所述加速度传感器及速度传感器设置在所述模型储油罐的侧壁上；若干所述背爆面三轴45°应变花、侧面三轴45°应变花及迎爆面三轴45°应变花分别布置在所述模型储油罐的罐底至罐口；所述爆破测振仪通过导线与所述速度传感器连接；所述第一动态信号分析仪通过导线与所述加速度传感器连接；所述第二动态信号分析仪与所述应变接线桥盒连接，所述应变接线桥盒另一端通过所述应变接线桥盒分别与所述背爆面三轴45°应变花、侧面三轴45°应变花及迎爆面三轴45°应变花连接。

进一步，所述传震台内浇筑木板，所述浇筑木板沿试验台径向均匀分布，呈扇形分区。

进一步，所述加速度传感器、速度传感器、背爆面三轴45°应变花及侧面三轴45°应变花由上至下分布。

进一步，所述传震台由拌制均匀的混凝土浇筑而成。

进一步，所述传震台形状为圆形。

进一步，所述传震台厚10cm至15cm、直径300cm至500cm，中心留一个直径比模型储罐直径大10cm的圆台。

进一步，所述模型储油罐直径为50cm。

一种利用如权利要求1至7任一项所述的模拟储油罐在爆炸冲击荷载作用下响应的实验装置进行实验的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：制作传震台以及根据现场制作模型储油罐，在制作混凝土传震台时适当加一些钢纤维；

步骤二：对背爆面三轴45°应变花、侧面三轴45°应变花、迎爆面三轴45°应变花、屏蔽线、加速度传感器、速度传感器的检测并记录；通过万用表检查背爆面三轴45°应变花、侧面三轴45°应变花及迎爆面三轴45°应变花，屏蔽线是否正常并记录其各三轴45°应变花的电阻值、屏蔽线电阻值，查看铭牌记录三轴45°应变花的灵敏度系数及罐壁材料泊松比；检查加速度传感器，速度传感器的是否完好，并调节速度传感器的记录时间和触发电平；记录模型储油罐材料的屈服强度及厚度；

步骤三：布置安装实验装置；中心的模型储油罐需要与传震台紧密贴合，可用打磨机打磨直至贴合紧密；模型储油罐直径50cm，布置背爆面三轴45°应变花、侧面三轴45°应变花、迎爆面三轴45°应变花、加速度传感器及速度传感器；

步骤四：调试第一动态信号分析仪和第二动态信号分析仪；