[發(fā)明專利]基于靶材形變判斷空化泡對靶材影響程度的實(shí)驗(yàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110049605.X
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN112649316B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翟儼偉;戴會(huì)超;劉志武;李健薄;楊明祥;梁犁麗;蔣定國;趙汗青;翟然;楊媛;徐志;張瑋;楊恒;盧韋偉;劉琨;殷兆凱;陳昂
• 申請（專利權(quán)）人: 中國長江三峽集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G01N3/56
• 分類號(hào): G01N3/56;G01N3/06;G01N3/02
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 黎澤洲

本發(fā)明提供一種基于靶材形變判斷空化泡對靶材影響程度的實(shí)驗(yàn)方法，它包括水槽，在水槽的上部設(shè)有懸臂梁，懸臂梁與空化泡發(fā)生裝置連接，在水槽內(nèi)還設(shè)有升降支架，升降支架用于托住靶材；空化泡發(fā)生裝置位于靶材上方；在水槽的一側(cè)還固設(shè)有高速攝像機(jī)，高速攝像機(jī)用于拍攝空化泡發(fā)生裝置產(chǎn)生的空化泡對靶材的影響。通過采用上述的方案，明確了空蝕機(jī)理的基本原理，即空蝕損害由微射流造成，從而終止了現(xiàn)有關(guān)于空蝕機(jī)理的爭論。本發(fā)明基于對靶材形變過程的實(shí)時(shí)追蹤，可以準(zhǔn)確獲取距離靶材不同位置空化泡潰滅微射流對靶材形變量的影響程度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空化泡檢測領(lǐng)域，特別是一種基于靶材形變判斷空化泡對靶材影響程度的實(shí)驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

空化造成的最普遍的工程問題就是空化泡在固體表面附近潰滅時(shí)造成的材料破壞。空蝕是綜合了空化的破壞作用和邊界材料抵抗空蝕能力的結(jié)果。空化泡的潰滅是一個(gè)劇烈的過程。空化泡在潰滅過程中，會(huì)在潰滅點(diǎn)附近的流體區(qū)域產(chǎn)生沖擊波和微射流。目前，關(guān)于空蝕機(jī)理有兩種解釋，一是空化泡潰滅時(shí)發(fā)出沖擊的沖擊波論，另一是空化泡潰滅時(shí)形成微射流的微射流論。沖擊波理論認(rèn)為，空化泡在潰滅后，由于空化泡內(nèi)存在非凝結(jié)氣體而使空化泡回彈再生，產(chǎn)生出強(qiáng)烈的沖擊波，對壁面造成沖擊壓力。非對稱空化泡收縮潰滅時(shí)形成微小孔隙，而周圍的水流通過其中心的孔隙射出，稱微射流，其特點(diǎn)是流速高，流量小，時(shí)間短，作用面小。使用彈性抗空蝕材料可以有效避免空化泡潰滅時(shí)沖擊波的破壞作用，但與此同時(shí)微射流的影響更加突出，目前缺乏空化泡潰滅微射流對彈性材料形變影響程度的評(píng)價(jià)方法。

申請?zhí)枮?01910508756.X的中國專利文獻(xiàn)公開的測量空化泡潰滅沖擊力的裝置和方法是：由激光控制器控制YAG激光器發(fā)出激光，激光束經(jīng)擴(kuò)束聚焦系統(tǒng)在水槽中誘導(dǎo)產(chǎn)生空化泡，空泡潰滅后產(chǎn)生的微射流和沖擊波作用力會(huì)直接作用于工件，工件產(chǎn)生形變作用于PVDF薄膜傳感器，由傳感器將力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，經(jīng)過電荷放大器和示波器將信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上，從而實(shí)現(xiàn)測量空泡潰滅階段微射流和沖擊波作用力大小的目的。該方法無法獲取空化泡潰滅時(shí)至PVDF薄膜傳感器的距離，且從PVDF薄膜傳感器的信號(hào)中無法分辨是沖擊波還是微射流的作用力。

申請?zhí)枮?01310702903.X中國專利文獻(xiàn)公開的激光空化射流力沖擊作用的檢測方法及裝置，通過位于金屬薄板上方的電渦流位移傳感器檢測金屬薄板與傳感器之間的間距變化引起的電壓變化得到金屬薄板的形變，再根據(jù)薄板的彈性變形及應(yīng)力公式計(jì)算出激光空化射流力的沖擊作用。但其一段通過懸臂梁固定于水槽壁的方式容易導(dǎo)致薄板變形不均勻，影響測量結(jié)果，且從傳感器的信號(hào)中無法分辨是沖擊波還是微射流的作用力。

申請?zhí)枮?01810557103.6的中國專利文獻(xiàn)公開的一種單空泡潰滅與材料邊界耦合特性多場測量平臺(tái)，通過結(jié)構(gòu)應(yīng)力采集系統(tǒng)來采集測試板上應(yīng)力變化，根據(jù)測試板壁面動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程，分析不同初始距離下，測試板附近空泡潰滅載荷與測試板壁面形變的相互關(guān)系與作用機(jī)理,但其采樣頻率較低，只能分析測試板最終形變與空泡潰滅載荷之間的關(guān)系，無法精確判斷空泡潰滅階段各部分沖擊力大小。

申請?zhí)枮?01510141582.X的中國專利文獻(xiàn)公開的多系統(tǒng)自動(dòng)化協(xié)調(diào)工作的激光誘導(dǎo)空化強(qiáng)化的裝置及方法，采用了高速攝像機(jī)采集水槽內(nèi)的圖像。發(fā)明人采用了該方案，但是實(shí)際采集過程中，效果不太理想，很難獲取清晰的圖像，而且組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂。該方法需要在空化泡對靶材的作用結(jié)束后，取出并清洗靶材表面，分析其殘余應(yīng)力分布，來確定激光空化強(qiáng)化的效果，因而對空化效果的評(píng)價(jià)是從殘余應(yīng)力分布結(jié)果反推的，并不能明確是空化泡的微射流作用還是沖擊波的作用效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于靶材形變判斷空化泡對靶材影響程度的實(shí)驗(yàn)方法，能夠獲取非常清晰的空化泡對靶材影響程度的圖像。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于靶材形變判斷空化泡對靶材影響程度的實(shí)驗(yàn)方法，它包括水槽，在水槽的上部設(shè)有懸臂梁，懸臂梁與空化泡發(fā)生裝置連接，在水槽內(nèi)還設(shè)有升降支架，升降支架用于托住靶材；