氣體炮測試材料動態效應裝置製造方法
2023-10-28 04:48:37 3
氣體炮測試材料動態效應裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種氣體炮測試材料動態效應裝置，其特徵在於：包括柱形炮管和設在炮管體內的柱形炮彈，炮管一端具有高壓進氣口，另一端管口設有待測材料塊，所述待測材料塊上設有傳感器，所述柱形炮彈外周設有橡膠環以密封炮管。本實用新型的優點：結果簡單、設計合理，有利於簡便地實現對待測材料進行摩擦力效應和慣性力效應的測試。
【專利說明】氣體炮測試材料動態效應裝置
【技術領域】：
[0001] 本實用新型涉及到運用一級氣體炮來對材料進行衝擊的裝置設計，包括彈與材料 組合的設計，屬於材料測試領域；特別是氣體炮測試材料動態效應裝置。
【背景技術】：
[0002] 近年來，國內外紛紛對高強混凝土和鋼纖維高強混凝土進行抗常規武器侵徹和 爆炸的試驗研究。材料狀態方程主要通過試驗得到，這方面的試驗還很不夠。氣體炮是當 前實驗用的衝擊加載裝置，氣體炮可以高速發射彈丸與試驗材料撞擊來進行加載。90年代， Grady等就已經開始利用氣體炮得到衝擊壓縮下的Hugoniot數據，嚴少華（高強混凝土及 鋼纖維高強混凝土高壓狀態方程的實驗研究，解放軍理工大學學報，2000, U6) : 49- 53.) 等進行平板撞擊實驗，焦楚傑，浣石，蔣國平，高樂設計了一種氣體炮測試材料裝置（一種 測試材料動態性能的氣體炮裝置（201010141475. 4))。然而，氣體炮試驗通常要求撞擊後， 通常要求衝擊波在一維的狀態下進行傳播，因此動態效應（摩擦力效應，慣性力效應）在氣 體炮實驗中很難實現，而相對較低衝擊速度的SHPB實驗中很容易就可以得到動態效應結 果（蔣國平，郝洪曾春航郝逸飛吳如軍劉紀超.衝擊作用下的摩擦力效應實驗研究，物理學 報，2013,62(11) :116203-1-116203-5.)，因此，對用氣體炮進行高速碰撞實驗，需要設計氣 體炮二維實驗，需要對衝擊的彈與試塊進行設計。
【發明內容】
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[0003] 本實用新型的目的在於提供一種氣體炮測試材料動態效應裝置，該氣體炮測試材 料動態效應裝置結構簡單、設計合理，有利於實現對待測材料進行摩擦力效應和慣性力效 應的測試。
[0004] 本實用新型氣體炮測試材料動態效應的裝置，其特徵在於：包括柱形炮管和設在 炮管體內的柱形炮彈，炮管一端具有高壓進氣口，另一端管口設有待測材料塊，所述待測材 料塊上設有傳感器，所述柱形炮彈外周設有橡膠環以密封炮管。
[0005] 上述柱形炮彈包括有圓柱形輕質彈體和設在圓柱形輕質彈體上部階梯面上的飛 片，所述飛片呈圓柱形，其上表面設有高於圓柱形輕質彈體上表面的弧形凸出。
[0006] 上述柱形炮彈外周面設有兩道環槽，所述環槽內套設有橡膠環。
[0007] 上述待測材料塊由兩塊以上疊置的混凝土方塊組成，待測材料塊通過環氧樹脂固 定在位於柱形炮管埠的靶板上，所述傳感器包括有錳銅傳感器或錬銅傳感器。
[0008] 上述圓柱形輕質彈體的材料為聚四氟乙烯材料，飛片為鋁材。
[0009] 本實用新型氣體炮測試材料動態效應裝置的工作原理：柱形炮彈密封設在柱形炮 管內，在炮管一端高壓進氣口高壓氣的作用下，使柱形炮彈端頭撞向待測材料塊，設在待測 材料塊上的傳感器測得壓力信號或拉伸信號等。
[0010] 本實用新型氣體炮測試材料動態效應裝置進行測試的方法，其特徵在於：所述氣 體炮測試材料動態效應的裝置包括柱形炮管和設在炮管體內的柱形炮彈，炮管一端具有高 壓進氣口，另一端管口設有待測材料塊，所述待測材料塊上設有傳感器，所述柱形炮彈外周 設有橡膠環以密封炮管，根據動態效應產生的機理，摩擦力效應實驗可以採用直徑相同，厚 度不同的待測材料塊進行實驗，慣性力效應可以採用長徑比一致的待測材料塊進行實驗； 同時，動態效應通常是橫向效應，測試同一個拉格朗日位置時需要測試壓力與拉伸信號，高 速碰撞中通常用錳銅傳感器測量壓力信號，用錬銅傳感器測量拉伸信號。
[0011] 本實用新型的優點：結果簡單、設計合理，有利於簡便地實現對待測材料進行摩擦 力效應和慣性力效應的測試。
【專利附圖】
【附圖說明】：
[0012] 圖1是本實用新型柱形炮彈的構造示意圖；
[0013] 圖2是本實用新型使用狀態構造示意圖；
[0014] 圖3是二維實驗典型的壓力時程曲線圖；
[0015] 圖4是氣體二維實驗摩擦力效應實驗結果圖；
[0016] 圖5氣體二維實驗慣性力效應實驗結果圖。
【具體實施方式】：
[0017] 本實用新型氣體炮測試材料動態效應的裝置，包括柱形炮管1和設在炮管體內的 柱形炮彈2,炮管1 一端具有高壓進氣口 3,另一端管口設有待測材料塊4,所述待測材料塊 上設有傳感器5,所述柱形炮彈外周設有橡膠環6以密封炮管。該傳感器可以是錳銅傳感器 或錬銅傳感器等。
[0018] 為了設計合理，上述柱形炮彈包括有圓柱形輕質彈體和設在圓柱形輕質彈體上部 階梯面上的飛片8,所述飛片呈圓柱形，其上表面設有高於圓柱形輕質彈體上表面的弧形凸 出9。
[0019] 為了起到良好的密封，上述柱形炮彈外周面設有兩道環槽10,所述環槽內套設有 橡膠環6。
[0020] 為了實現較好的測試，上述待測材料塊由兩塊以上疊置的混凝土方塊組成，待測 材料塊通過環氧樹脂12固定在位於柱形炮管埠的靶板13上，所述傳感器包括有錳銅傳 感器或錬銅傳感器。
[0021] 為了使圓柱形輕質彈體較輕，上述圓柱形輕質彈體的材料為聚四氟乙烯材料，飛 片為錯材。
[0022] 本實用新型氣體炮測試材料動態效應裝置的工作原理：柱形炮彈密封設在柱形炮 管內，在炮管一端高壓進氣口高壓氣的作用下，使柱形炮彈端頭撞向待測材料塊，設在待測 材料塊上的傳感器測得壓力信號或拉伸信號等。
[0023] 本實用新型氣體炮測試材料動態效應裝置進行測試的方法，其特徵在於：所述氣 體炮測試材料動態效應的裝置包括柱形炮管和設在炮管體內的柱形炮彈，炮管一端具有高 壓進氣口，另一端管口設有待測材料塊，所述待測材料塊上設有傳感器，所述柱形炮彈外周 設有橡膠環以密封炮管，根據動態效應產生的機理，摩擦力效應實驗可以採用直徑相同，厚 度不同的待測材料塊進行實驗，慣性力效應可以採用長徑比一致的待測材料塊進行實驗； 同時，動態效應通常是橫向效應，測試同一個拉格朗日位置時需要測試壓力與拉伸信號，高 速碰撞中通常用錳銅傳感器測量壓力信號，用錬銅傳感器測量拉伸信號。
[0024] 本實用新型的優點：結果簡單、設計合理，有利於簡便地實現對待測材料進行摩擦 力效應和慣性力效應的測試。
[0025] 根據動態效應產生的機理，摩擦力效應實驗可以採用直徑相同，厚度不同的待測 材料塊進行實驗，慣性力效應可以採用長徑比一致的待測材料塊進行實驗。同時，動態效應 通常是橫向效應，這就要求我們測試同一個拉格朗日位置時需要測試壓力與拉伸信號，高 速碰撞中通常用錳銅傳感器測量壓力信號，用錬銅傳感器測量拉伸信號。
[0026] 柱形彈體與飛片的組合通過氣體炮驅動與待測材料塊碰撞後，衝擊波在被測材料 中傳播，通過讀取傳感器的壓力脈衝起跳時間，（速度=位移/時間）得到衝擊波的速度。 [0027] 彈在炮管通過氣體驅動加速，待測材料塊通過環氧樹脂與靶板連接，經過一段時 間加速，彈與待測材料塊碰撞。
[0028] 測試原理與試驗
[0029] 氣體炮實驗中波速可以由波傳播中錳銅傳感器的起跳位置（拉氏坐標）與時間求 得：
[0030]
【權利要求】
1. 一種氣體炮測試材料動態效應裝置，其特徵在於：包括柱形炮管和設在炮管體內的 柱形炮彈，炮管一端具有高壓進氣口，另一端管口設有待測材料塊，所述待測材料塊上設有 傳感器，所述柱形炮彈外周設有橡膠環以密封炮管。
2. 根據權利要求1所述的氣體炮測試材料動態效應裝置，其特徵在於：所述柱形炮彈 包括有圓柱形輕質彈體和設在圓柱形輕質彈體上部階梯面上的飛片，所述飛片呈圓柱形， 其上表面設有高於圓柱形輕質彈體上表面的弧形凸出。
3. 根據權利要求1所述的氣體炮測試材料動態效應裝置，其特徵在於：所述柱形炮彈 外周面設有兩道環槽，所述環槽內套設有橡膠環。
4. 根據權利要求1所述的氣體炮測試材料動態效應裝置，其特徵在於：所述待測材料 塊由兩塊以上疊置的混凝土方塊組成，待測材料塊通過環氧樹脂固定在位於柱形炮管埠 的靶板上，所述傳感器包括有錳銅傳感器或錬銅傳感器。
5. 根據權利要求1所述的氣體炮測試材料動態效應裝置，其特徵在於：所述圓柱形輕 質彈體的材料為聚四氟乙烯材料，飛片為鋁材。
【文檔編號】G01N3/313GK203869971SQ201420220312
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年4月30日 優先權日:2014年4月30日
【發明者】蔣國平, 肖三霞 申請人:福建江夏學院