[發(fā)明專利]爆炸加載電測(cè)-動(dòng)態(tài)光彈性混合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711334856.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN109959570A
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岳中文;王煦;宋耀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): G01N3/313
• 分類號(hào): G01N3/313;G01N3/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種爆炸加載電測(cè)?動(dòng)態(tài)光彈性混合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及方法，包括激光光源(1)、擴(kuò)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(jī)(9)、電腦(10)、實(shí)驗(yàn)加載臺(tái)(11)、延時(shí)與控制器(12)、多通道脈沖點(diǎn)火器(13)、超動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀(14)、數(shù)據(jù)采集儀(15)、試件(33)、炸藥藥包(34)、橋盒、信號(hào)線、屏蔽線、應(yīng)變片；該系統(tǒng)綜合了兩種實(shí)驗(yàn)方法的優(yōu)點(diǎn)，能夠測(cè)得運(yùn)動(dòng)裂紋的擴(kuò)展速度、裂紋尖端區(qū)域應(yīng)變量、動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子、動(dòng)態(tài)斷裂韌度等各項(xiàng)力學(xué)參數(shù)，還可獲得試件全應(yīng)力場(chǎng)動(dòng)態(tài)光彈條紋、焦散斑系列圖片等信息，通過綜合對(duì)比分析兩種方法同時(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù)，能夠更加準(zhǔn)確、科學(xué)、定量地研究爆生運(yùn)動(dòng)裂紋的擴(kuò)展機(jī)理及運(yùn)動(dòng)裂紋在擴(kuò)展過程中的相互作用關(guān)系。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及實(shí)驗(yàn)力學(xué)研究領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)斷裂力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究方法，尤其涉及一種研究爆生運(yùn)動(dòng)裂紋擴(kuò)展機(jī)理的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

鉆眼爆破、光面爆破、定向斷裂控制爆破技術(shù)在露天礦和深部礦井、道路建設(shè)、隧道和立井開挖中有著廣泛的應(yīng)用。但是，目前爆破破巖的具體過程尚未完全弄清。一般認(rèn)為，巖體內(nèi)最初形成的裂縫是由爆炸應(yīng)力波造成的，隨后爆炸氣體滲入裂隙并在靜壓作用下，使應(yīng)力波造成的裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展。爆炸是一個(gè)極其復(fù)雜的過程，爆破過程的瞬態(tài)性、破壞性使得觀測(cè)到的爆破作用效果往往是在爆炸應(yīng)力波和爆生氣體綜合作用下形成的，綜合作用的過程是非常復(fù)雜和多變的。這給爆破破巖機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究帶來了很大難度。研究爆炸載荷作用下巖體內(nèi)運(yùn)動(dòng)裂紋尖端的應(yīng)力應(yīng)變水平，分析、總結(jié)裂紋尖端能量積累、釋放過程及裂紋擴(kuò)展過程中裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變的變化規(guī)律，能夠?yàn)楸品桨竷?yōu)化、施工方案改進(jìn)提供指導(dǎo)。

目前，國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)運(yùn)動(dòng)裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)的變化規(guī)律已經(jīng)有了一定的研究成果，但是利用應(yīng)變片電測(cè)方法和動(dòng)態(tài)光彈性方法同步分析運(yùn)動(dòng)裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)變化規(guī)律的研究尚未進(jìn)行。這兩種方法各有特點(diǎn)：應(yīng)變片電測(cè)法可以測(cè)量透明及非透明材料運(yùn)動(dòng)裂紋尖端區(qū)域的應(yīng)變量，進(jìn)而求出動(dòng)態(tài)斷裂韌度、動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子等力學(xué)參數(shù)；動(dòng)態(tài)光彈性方法可以觀測(cè)試件全應(yīng)力場(chǎng)的應(yīng)力變化情況與應(yīng)力分布狀態(tài)，獲得試件全應(yīng)力場(chǎng)動(dòng)態(tài)光彈條紋，從而得到爆生運(yùn)動(dòng)裂紋的擴(kuò)展速度、裂紋尖端區(qū)域應(yīng)變量、動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子等各項(xiàng)參數(shù)。本系統(tǒng)可以同時(shí)利用上述兩種方法，結(jié)合兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，獲得運(yùn)動(dòng)裂紋擴(kuò)展過程中的力學(xué)參數(shù)，通過綜合比較、分析上述兩種方法同步測(cè)得的各項(xiàng)參數(shù)，研究運(yùn)動(dòng)裂紋的擴(kuò)展機(jī)理，為今后的工程實(shí)踐提供理論基礎(chǔ)，也對(duì)動(dòng)態(tài)斷裂力學(xué)的發(fā)展具有重要的理論和實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種可同步利用應(yīng)變片電測(cè)法和動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)光彈性法研究爆炸產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)裂紋擴(kuò)展機(jī)理的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。應(yīng)變片電測(cè)法測(cè)量設(shè)備簡單，能夠測(cè)量特定點(diǎn)的應(yīng)變情況，測(cè)得數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高。動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)光彈性法操作便捷，能夠觀測(cè)試件全應(yīng)力場(chǎng)的應(yīng)力變化情況與應(yīng)力分布狀態(tài)。該系統(tǒng)綜合了兩種實(shí)驗(yàn)方法的優(yōu)點(diǎn)，能夠測(cè)得運(yùn)動(dòng)裂紋的擴(kuò)展速度、裂紋尖端區(qū)域應(yīng)變量、動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子、動(dòng)態(tài)斷裂韌度等各項(xiàng)力學(xué)參數(shù)，還可獲得試件全應(yīng)力場(chǎng)動(dòng)態(tài)光彈條紋、焦散斑系列圖片等信息，通過綜合對(duì)比分析兩種方法同時(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù)，能夠更加準(zhǔn)確、科學(xué)、定量地研究爆生運(yùn)動(dòng)裂紋的擴(kuò)展機(jī)理及運(yùn)動(dòng)裂紋在擴(kuò)展過程中的相互作用關(guān)系。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

爆炸加載電測(cè)-動(dòng)態(tài)光彈性混合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括激光光源(1)、擴(kuò)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(jī)(9)、電腦(10)、實(shí)驗(yàn)加載臺(tái)(11)、延時(shí)與控制器(12)、多通道脈沖點(diǎn)火器(13)、超動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀(14)、數(shù)據(jù)采集儀(15)、試件(33)、炸藥藥包(34)、橋盒、信號(hào)線、屏蔽線、應(yīng)變片；其中，數(shù)據(jù)采集儀(11)位于超動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀(10)內(nèi)部。