[發明專利]一種基于霍普金森桿的連續多次等脈寬碰撞沖擊試驗裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 202010769813.2
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111948074A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 楊喆;孫超男
• 申請（專利權）人: 山東威雅蘇揚防護科技有限公司
• 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

本發明公開了一種基于霍普金森桿的連續多次等脈寬碰撞沖擊試驗裝置及試驗方法，試驗裝置包括支撐裝置、動力加載機構、發射炮筒和入射桿，動力加載機構用于驅動發射炮筒內的子彈，子彈撞擊入射桿，發射炮筒內的子彈為三級子彈，通過撞擊入射桿產生三道應力波，三級子彈為封閉嵌套子彈，入射桿包括引信系統，引信系統設置在入射桿的與撞擊頭部相反的尾部。本發明利用升級改造的多級子彈霍普金森桿裝置，實現侵徹過載信號的數值復現，獲得與實彈侵徹等效的特征頻率。

技術領域

本發明涉及多層靶高速侵徹數值模擬技術領域，具體為一種基于霍普金森桿的連續多次等脈寬碰撞沖擊試驗裝置及試驗方法。

背景技術

隨著侵徹速度的提高以及打擊目標結構復雜化，子彈在侵徹目標過程中所承受的載荷不僅強度高，而且載荷譜呈現出高頻復雜化特征。目前，研究人員在實驗室層面獲得過載等效信號是十分困難的。

目前已有部分高校和研究機構利用霍普金森實驗平臺進行了多種試驗，例如CN103163037A公開了一種基于霍普金森壓桿加載技術的高速約束切削實驗裝置，實現高應變率和不同塑性變形程度下的約束切削實驗。又如CN203519410U公開了一種霍普金森壓桿的子彈發射裝置，在發射管靠近發射腔的一端設有裝彈口，裝彈口處設有密封門，使得子彈從裝彈口處裝入發射管末端，不用再從發射管的管口處填入子彈，然后用鐵絲頂入發射管，方便了子彈的裝填，提高了使用效率。再如CN110296898A公開了一種高溫環境中動靜組合加載的霍普金森拉桿裝置及方法，通過改進霍普金森拉桿系統，實現溫壓耦合(靜態預應力和實時溫度控制加載)狀態下試樣的動態拉伸加載，測試和研究深部工程中高地應力、高溫環境下巖石、混凝土等材料的動態拉伸力學性能和破壞規律特征。

但上述專利或研究均未涉及引信系統的有關加速度計的研究，未能在實驗室層面獲得過載等效信號。本發明通過建立多級子彈霍普金森平臺技術，利用等效試驗驗證平臺確定無量綱參數區間內加速度計的軟失效規律，采用不同的脈沖波形等效替代真實的打擊目標工況。通過調整子彈的材料體系、幾何尺寸來實現不同靶板的特征工況，包括組合靶、多層靶。本發明重點突破多級子彈等效原理的技術難題，實現實驗室層面復現實彈侵徹過載信號，降低靶場實驗成本，提高實驗結果有效性。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種基于霍普金森桿的連續多次等脈寬碰撞沖擊試驗裝置及試驗方法，給出等效縮比理論依據，利用升級改造的多級子彈霍普金森桿裝置，實現侵徹過載信號的數值復現，建立相應的數值模型，提供實彈侵徹的等效數值方法。

具體地，本發明的技術方案為：一種基于霍普金森桿的連續多次等脈寬碰撞沖擊試驗裝置，所述試驗裝置包括支撐裝置、動力加載機構、發射炮筒和入射桿，所述動力加載機構用于驅動所述發射炮筒內的子彈，所述子彈撞擊所述入射桿，其特征在于：所述發射炮筒內的子彈為三級子彈，通過撞擊入射桿產生三道應力波，所述三級子彈為封閉嵌套子彈，所述入射桿包括引信系統，所述引信系統設置在入射桿的與撞擊頭部相反的尾部。

進一步地，動力加載機構為氣動加載機構，包括氣室和控制閥門

進一步地，所述引信系統至少包括彈簧阻尼系統、微機電系統和加速度傳感器。

進一步地，三級子彈中最外面的一級子彈與所述入射桿的材質相同。

進一步地，三級子彈的材質相同，或者從外向內依次為鋁合金、鈦合金、不銹鋼。

使用上面所述的基于霍普金森桿的連續多次等脈寬碰撞沖擊試驗裝置的試驗方法，所述三級封閉嵌套子彈的撞擊過程看作信號的加載源，即侵徹三層特定目標靶，每一級子彈的幅值與脈寬對應單層靶侵徹中過載信號的最高幅值及脈寬，而每一級子彈的間距則表示侵徹過載中兩層靶之間的時間間隔。