[發明專利]一種測量爆轟驅動下飛片姿態的階梯支架型探針元件及其測試方法

有效

• 申請號: 201910373412.2
• 申請日: 2019-05-07
• 公開（公告）號: CN110057659B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 李曉杰;李科斌;閆鴻浩;王小紅;王宇新;孫明;曾翔宇;陳翔;王健
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/313
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明屬于爆炸與沖擊測試技術領域，提供了一種測量爆轟驅動下飛片姿態的階梯支架型探針元件及其測試方法，具體測試步驟如下：(1)將階梯支架型探針元件固定于待測飛片外表面，利用同軸電纜使其輸出端與信號采集儀相連；(2)在待測飛片上鋪設或填充一定炸藥，起爆端插入雷管；(3)起爆炸藥后，記錄探針元件的電阻值變化引起的動態電壓或電流信號；(4)將電信號換算為電阻絲導通的時程曲線，對相應段數據進行分析得到炸藥的爆速和飛片的飛行軌跡。本發明的元件大幅降低了雜波干擾對測試結果的影響；可以連續測量炸藥爆速和飛片飛行姿態，且操作簡單，成本低廉，適用范圍廣。

技術領域

本發明屬于爆炸與沖擊測試技術領域，涉及一種測量爆轟驅動下飛片姿態的階梯支架型探針元件10及其測試方法。

背景技術

平面或軸對稱裝藥在金屬元件表面發生爆炸后，高速膨脹的爆轟產物將直接作用在金屬元件上，驅動平板或管殼做二維變形或飛行運動，最常見的便是爆炸焊接時滑移爆轟驅動下復板或圓管的加速運動。上述過程是一個非常復雜的二維爆轟驅動問題，研究該問題的主要實驗方法有斜電阻絲法、電探針法、高速攝影法和X射線閃光照相法等。雙斜電阻絲法是將裸電阻絲的一端固定于金屬基板上，另一端穿過基板與示波器相連，中間將電阻絲支撐起，利用示波器記錄上升段和下降段的持續時間可計算得到飛片的運動速度(參考：邵丙璜,張凱.爆炸焊接原理及其工程應用[M].大連:大連工學院出版社,1987：98-112.)，也有學者設計了類似結構的單斜電阻絲法(參考：Smith E G J,Linse V D.Theacceleration characteristics of explosively driven flyer plates[C].Proc 6thInternational Conference High Energy Rate Fabrication,Essen,Germany,1977:1.1.1-15.)，只需利用上升段電阻絲也可以得到飛板的運動速度，但測試數據要相對少一些。斜電阻絲法雖然可以較方便地獲得爆炸焊接中復板的運動參數，但由于使用的是懸空布置的裸電阻絲，一方面容易受爆炸和金屬碰撞過程中電磁輻射、金屬射流、空氣沖擊波等的干擾，并且由于飛板的碰撞，懸空的電阻絲會受到自身彎曲波擾動的影響，測試結果可能因此失效(參考：張凱,奚進一,楊文彬.連續斜電阻絲測量飛板速度時彎曲波影響的理論分析[J].爆炸與沖擊,1986,6(1):30-38.)。電探針法是使用不同長度的接觸式電探針沿金屬飛板軸向或沿金屬圓管環向布置，炸藥起爆后飛行的金屬元件依次接觸電探針，示波器相應地記錄下各探針的接觸時間，從而可獲得金屬元件的飛行軌跡(參考：Esen S,Nyberg U,Arai H,et al.Determination of the energetic characteristics of commercialexplosives using the cylinder expansion test technique[R].Swebrec Report2005,Swedish Blasting Research Centre och tekniska universitet,Luleā,Sweden,2005.)。然而離散式電探針獲得的實驗數據非常有限，這將影響后續飛板或圓管飛行姿態、速度求導等數據分析的精度，并且大量的探針線路也容易出錯。高速掃描相機可以客觀記錄物體的高速運動過程，廣泛應用于各類爆轟與驅動性能的研究，最典型的就是基于高速攝影技術的標準圓筒試驗(參考：Catanach R,Hill L,Harry H,et al.Cylindertest specification[R].LA-13643-MS,Los Alamos National Lab.,Los Alamos,NM(USA),1999.)。利用短脈沖的X射線同樣可獲得高速運動狀態的物體在指定時刻的瞬時圖像，這種方法稱為X射線閃光照相法(參考：Smith E G J,Laber D,Linse V D.Explosivemetal acceleration studies using flash X-ray techniques[C].Proceedings 3rdInternational Conference of the Center for High Energy Forming,Vail,Colorado,1971:1.4.1-26.)。上述高速攝影技術盡管原理上更客觀可信，但實際操作中設備繁雜，測試條件苛刻，實驗成本也較高，并且在對底片進行數據處理時人為誤差大，尤其是對波頭位置的精確判定存在較大困難。