[發明專利]爆炸加載電測-動態光彈性混合實驗系統及方法

在審

• 申請號: 201711334856.2
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN109959570A
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 岳中文;王煦;宋耀
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01N3/313
• 分類號: G01N3/313;G01N3/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.爆炸加載電測-動態光彈性混合實驗系統，其特征在于，包括激光光源(1)、擴束鏡(2)、凸透鏡A(3)、偏振片A(4)、四分之一波片A(5)、四分之一波片B(6)、偏振片B(7)、凸透鏡B(8)、高速攝影機(9)、電腦(10)、實驗加載臺(11)、延時與控制器(12)、多通道脈沖點火器(13)、超動態應變儀(14)、數據采集儀(15)、試件(33)、炸藥藥包(34)、橋盒、信號線、屏蔽線、應變片；其中，數據采集儀(11)位于超動態應變儀(10)內部。

2.根據權利要求1所述的實驗系統，其特征在于，實驗開始前，根據實驗需要通過電腦(10)設置試件(33)上某一應變片為觸發應變片，炸藥藥包(34)起爆后，試件(33)中產生運動裂紋，觸發應變片發生應變，產生觸發信號，通過屏蔽線傳遞到橋盒，再通過信號線傳遞到超動態應變儀(14)，超動態應變儀(14)開始采集電測數據并存儲于數據采集儀(15)中。超動態應變儀(14)接到觸發信號的同時，通過信號線傳遞觸發信號到高速攝影機(9)，高速攝影機(9)接到觸發信號開始采集動態光彈性實驗數據。從而實現電測法和動態光彈性法的同步測試和兩種實驗方法的數據同步采集記錄。

3.根據權利要求1所述的實驗系統，其特征在于，多通道脈沖點火器(13)具有多個通道，延時與控制器(12)可調節不用通道的起爆試件，因此該系統可根據實驗需要，同時或先后引爆不同數量的藥包。

4.根據權利要求1所述的實驗系統，其特征在于，可在試件(33)上粘貼多個應變片，采集多組電測數據。

5.根據權利要求1所述的實驗系統，其特征在于，可在試件(34)中設置不同數量的炸藥藥包，從而在試件(34)中產生一條或多條爆生裂紋進行研究。

6.根據權利要求1所述的實驗系統，其特征在于，實驗時可去掉系統中的偏振片A(4)、四分之一波片A(5)、四分之一波片B(6)、偏振片B(7)并調節高速攝影機(9)的焦距，從而獲得動態焦散斑圖片，使系統具有更廣泛的應用價值。

7.根據權利要求1所述的實驗系統，其特征在于，超動態應變儀(14)具有多個通道，可連接多個橋盒。從而采集多個應變片的數據。

8.根據權利要求1-7任一所述的爆炸加載電測-動態光彈性混合實驗系統研究爆生運動裂紋擴展機理的方法，其特征在于，包括以下步驟：

首先，根據實驗需要在試件(33)上粘貼應變片。如果應變片粘貼不合格，如粘貼位置距實驗時的裂紋擴展軌跡過遠或過近、粘貼朝向角偏差過大、膠粘劑涂覆過多或不足，都會造成電測結果失真。所以在試件(33)上粘貼應變片時，先準確測量并確定貼放位置，做好標記后粘貼。粘貼前，應以浸濕酒精的脫脂棉對試件表面進行清潔。用502膠水涂覆應變片粘貼面，貼放后用聚乙烯保鮮薄膜覆蓋，用手指按壓擠出氣泡，持續30s即可粘牢。膠粘劑不宜過多，以免影響動態光彈性實驗效果。

其次，調試動態光彈性光路系統。保證激光光源(1)、擴束鏡(2)、凸透鏡A(3)、偏振片A(4)、四分之一波片A(5)、四分之一波片B(6)、偏振片B(7)、凸透鏡B(8)、高速攝影機(9)位于同一條水平直線上。偏振片A(4)與偏振片B(7)的偏振軸相互平行或垂直，四分之一波片A(5)、四分之一波片B(6)的快、慢軸相互垂直，并且四分之一波片A(5)、四分之一波片B(6)的快、慢軸均與偏振片A(4)與偏振片B(7)的偏振軸夾角為45°。擴束鏡(2)位于凸透鏡A(3)的焦點處，高速攝影機(9)的鏡頭位于凸透鏡B(8)的焦點處，調整高速攝影機(9)的焦距，使高速攝影機(9)對焦到試件所在位置。用信號線連接高速攝影機(9)和電腦(10)。

再次，連接電測系統。用屏蔽線連接橋盒和試件(33)上的應變片，用信號線連接橋盒和超動態應變儀(14)，用信號線連接超動態應變儀(14)和電腦(10)，用信號線連接超動態應變儀(14)和高速攝影機(9)。

然后，在試件(33)中裝入炸藥藥包(34)，并將試件(33)固定于實驗加載臺(11)上。用信號線連接延時與控制器(12)和多通道脈沖點火器(13)，用信號線連接多通道脈沖點火器(13)與炸藥藥包(34)。

然后，利用電腦(10)設置某一應變片為觸發應變片，并設置超動態應變儀(14)和高速攝影機(9)為待觸發狀態。

最后，操作延時與控制器(12)控制多通道脈沖點火器(13)引爆炸藥藥包(34)，對試件(33)施加爆炸荷載，在試件(33)中產生爆生裂紋，系統自動同步采集記錄電測實驗數據和動態光彈性實驗數據。