[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于梯度泡沫鋁定制脈沖載荷試驗(yàn)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710648437.X
• 申請(qǐng)日: 2017-08-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107478093B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓賓;李朗;趙振宇;張錢(qián)城;盧天健;金峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F41A31/00
• 分類(lèi)號(hào): F41A31/00;F42B35/00
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于梯度泡沫鋁定制脈沖載荷試驗(yàn)系統(tǒng)的方法，所述方法包括以下步驟：根據(jù)所需要定制的脈沖載荷波形設(shè)計(jì)梯度泡沫鋁彈丸的長(zhǎng)度、梯度序列及彈丸速度；制備所設(shè)計(jì)的梯度泡沫鋁彈丸；將制備好的梯度泡沫鋁彈丸從一級(jí)輕氣炮中以所設(shè)計(jì)的彈丸速度射出，從而在彈丸著靶處形成所定制的脈沖載荷波形。本發(fā)明為科研人員及工程設(shè)計(jì)人員提供一種可定制化產(chǎn)生不同波形脈沖載荷的方法，其可定制包括三角形脈沖載荷、矩形脈沖載荷、爆炸脈沖載荷在內(nèi)的多種波形。這種方法可廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、安全防護(hù)及軍事等領(lǐng)域中爆炸沖擊載荷的試驗(yàn)?zāi)M，可有效節(jié)省試驗(yàn)成本，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于脈沖載荷試驗(yàn)加載技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于梯度泡沫鋁定制脈沖載荷試驗(yàn)系統(tǒng)及方法，特別是在實(shí)驗(yàn)室中可定制不同波形脈沖載荷的方法。

背景技術(shù)

爆炸沖擊等脈沖載荷作用下結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)是一項(xiàng)廣泛存在于交通運(yùn)輸、安全防護(hù)及軍事等領(lǐng)域的重要研究課題，受到各國(guó)科研人員廣泛關(guān)注。然而，這一課題的試驗(yàn)研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于理論和數(shù)值方法研究。原因是爆炸沖擊等脈沖載荷的試驗(yàn)加載往往涉及到高能量爆炸物，這一加載方式存在安全性差、需要專(zhuān)用試驗(yàn)場(chǎng)地、使用技術(shù)復(fù)雜、費(fèi)用高等不足，尤其是無(wú)法定制所需要的脈沖波。因此，為了能在常規(guī)試驗(yàn)條件下頻繁的進(jìn)行試驗(yàn)研究，急需一種安全、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的可定制波形的脈沖載荷加載技術(shù)。泡沫鋁子彈撞擊加載技術(shù)作為一種爆炸加載替代技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同沖量的爆炸波加載，然而不足之處是無(wú)法實(shí)現(xiàn)波形的控制。爆炸波波形往往受TNT當(dāng)量、爆炸距離及爆炸環(huán)境(密閉或開(kāi)放)等因素的影響而呈現(xiàn)不同特征，其決定著沖擊能量輸入的集中程度，越是尖銳的波形，其導(dǎo)致沖擊能量集中作用于靶板的時(shí)間越短。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種安全、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的基于梯度泡沫鋁定制脈沖載荷試驗(yàn)系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于梯度泡沫鋁定制脈沖載荷試驗(yàn)系統(tǒng)，包括梯度泡沫鋁彈丸、用于發(fā)射所述梯度泡沫鋁彈丸的一級(jí)輕氣炮以及靶板，所述梯度泡沫鋁彈丸設(shè)置在所述一級(jí)輕氣炮內(nèi)，所述靶板通過(guò)固定裝置進(jìn)行固定，所述梯度泡沫鋁彈丸由多層不同密度泡沫鋁層疊而成。

優(yōu)選的，所述層疊方式具體為將N層不同密度的泡沫鋁依照密度梯度序列依次堆疊，層間通過(guò)無(wú)釬劑釬焊方法進(jìn)行連接。

優(yōu)選的，所述N層不同密度泡沫鋁的層數(shù)需大于等于十層，單層厚度大于等于三倍單胞尺寸。

優(yōu)選的，所述梯度泡沫鋁的相對(duì)密度范圍為0.05～0.2。

優(yōu)選的，所述無(wú)釬劑釬焊方法采用真空活性釬焊技術(shù)并以Zn-Al-Cu基合金作為釬料。

優(yōu)選的，所述靶板為均質(zhì)板、夾芯板或?qū)雍习褰Y(jié)構(gòu)，所述靶板的材質(zhì)為金屬或復(fù)合材料。

優(yōu)選的，所述一級(jí)輕氣炮內(nèi)部設(shè)置的高壓氣體為氮?dú)饣蚝狻?/p>

一種基于梯度泡沫鋁定制脈沖載荷試驗(yàn)系統(tǒng)的試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

S1、根據(jù)所需要定制的脈沖載荷波形設(shè)計(jì)梯度泡沫鋁彈丸的長(zhǎng)度、梯度序列及彈丸速度；

S2、制備梯度泡沫鋁彈丸；

S3、將步驟S2制備好的梯度泡沫鋁彈丸通過(guò)一級(jí)輕氣炮以設(shè)計(jì)速度射向靶板，在所述梯度泡沫鋁彈丸著靶處形成脈沖載荷波形。

優(yōu)選的，所述梯度序列和彈丸長(zhǎng)度取決于所需定制脈沖載荷的波形。

優(yōu)選的，所述泡沫鋁密度和彈丸速度取決于所需定制脈沖載荷的沖量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：