[發明專利]一種圓筒試驗的簡易試驗裝置和方法

在審

• 申請號: 202010914732.7
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN114137179A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 許進升;龐嵩林;陳雄
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 張祥

1.一種圓筒試驗的簡易試驗裝置，其特征在于，包括電雷管(1)、傳爆藥(2)、待測裝藥(3)、實驗圓筒(4)、第一組應變片(5)、第二組應變片(6)和采集系統(7)，所述待測裝藥(3)裝于所述實驗圓筒(4)內，所述傳爆藥(2)位于所述實驗圓筒(4)的一端開口處并與所述待測裝藥(3)接觸，所述電雷管(1)與所述傳爆藥(2)接觸；

所述第一組應變片(5)和第二組應變片(6)分別設置于所述實驗圓筒(4)的外壁上且二者隔開一預定距離，所述第一組應變片(5)和第二組應變片(6)分別與采集系統(7)通過半橋電路方式電連接。

2.根據權利要求1所述的圓筒試驗的簡易試驗裝置，其特征在于，所述實驗圓筒(4)為圓筒形銅管。

3.根據權利要求1所述的圓筒試驗的簡易試驗裝置，其特征在于，所述傳爆藥(2)為TNT炸藥。

4.根據權利要求2所述的圓筒試驗的簡易試驗裝置，其特征在于，所述傳爆藥(2)長度20mm，所述待測裝藥(3)直徑為25.4mm、長度為305mm，所述銅管內徑為25.4mm，長度為305mm。

5.根據權利要求4所述的圓筒試驗的簡易試驗裝置，其特征在于，所述第一組應變片(5)沿周向貼于所述銅管的1/3處，所述第二組應變片(6)沿周向貼于所述銅管的2/3處。

6.根據權利要求1-5任一項所述的圓筒試驗的簡易試驗裝置的試驗方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟一：先將連接有導線的第一組應變片(5)、第二組應變片(6)粘貼于實驗圓筒(4)上，保證應變片沿周向粘貼平整，并按應變片半橋電路的方式連接，通過采集系統(7)的電橋電路是否平衡判斷其是否合格；

步驟二：連接第一組應變片(5)、第二組應變片(6)與采集系統(7)之間的導線，確定其半橋電路工作正常，而后將傳爆藥(2)以電工膠帶方式固定于實驗圓筒(4)一端，保證其與實驗圓筒(4)及待測裝藥(3)的同軸度不超過0.5mm，最后將電雷管(1)使用電工膠帶固定于傳爆藥(2)一端，安裝過程中，電雷管(1)導線處于短路狀態；

步驟三：待人員撤至安全地帶后，激發電雷管(1)，測得實驗圓筒(4)在爆炸瞬間的圓筒周向應變，從而得到圓筒壁膨脹距離曲線、圓筒壁徑向膨脹速度曲線和待測裝藥(3)的爆速v。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟三具體包括：

實驗圓筒(4)外表面的周向應變ε與徑向位移μ存在關系：

μ＝R-R₀＝εR₀ (1)

式(1)中：μ為徑向位移；R為圓筒外壁膨脹半徑；R₀為圓筒外壁原始半徑；ε為周向應變；

通過兩組應變片各自測得應變片輸出的電壓變化，而后通過應變片連接的半橋電路應變-輸出電壓公式：

ε＝2·U_o/(K·N·U_i) (2)

式(2)中，ε為周向應變；U_o為輸出電壓；K為應變片靈敏系數；N為放大倍數；U_i為輸入電壓，通過上式(2)求得周向應變ε，從而通過式(1)求得兩組應變片處的徑向位移μ，進而得到兩條圓筒壁膨脹距離曲線；

設徑向位移μ與膨脹時間t滿足四階多項函數關系式：

t＝a₀+a₁μ+a₂μ²+a₃μ³+a₄μ⁴ (3)

使用最小二乘法對式(3)進行擬合，得到參數a₀—a₄；而后對式(3)對μ求導，得到圓筒壁徑向膨脹速度曲線；

待測裝藥(3)的爆速v求解公式為：

v＝L/Δt (4)

式中：L為兩組應變片之間的距離，Δt為兩條圓筒膨脹距離曲線起點之間的時間差。