[發明專利]一種爆炸環境下表面沖擊波測試裝置及評估方法

有效

• 申請號: 202110084263.5
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112857650B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 賴富文;王文廉;孔凡勝;高赫;劉榆華;王玉;霍李;張傳明;雷鐵新;溫樂鵬
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63853部隊;中北大學
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10
• 代理公司: 太原新航路知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14112
• 代理人: 王勇

1.一種爆炸環境下表面沖擊波評估方法，其特征在于：該方法是基于一種爆炸環境下表面沖擊波測試裝置實現的，該裝置包括密閉腔體(1)、支撐立柱(2)、柔性襯底(3)、柔性覆蓋層(4)、四個壓力傳感器(5)、無線數據記錄儀(6)、四根導線(7)、計算機；

其中，密閉腔體(1)為圓柱形結構；

支撐立柱(2)垂直固定于密閉腔體(1)的外底面中央；

柔性襯底(3)為條帶狀結構；柔性襯底(3)箍設于密閉腔體(1)的外側面中部，且柔性襯底(3)的兩端縫接在一起；

柔性覆蓋層(4)為條帶狀結構；柔性覆蓋層(4)箍設于柔性襯底(3)的外側面，且柔性覆蓋層(4)的兩端均與柔性襯底(3)的外側面縫接在一起；柔性覆蓋層(4)的兩端之間留有距離；柔性覆蓋層(4)開設有四個內外貫通的壓力通孔(8)，且四個壓力通孔(8)圍繞密閉腔體(1)的中心線等距排列；

四個壓力傳感器(5)均粘貼于柔性襯底(3)的外側面，且四個壓力傳感器(5)一一對應地位于四個壓力通孔(8)內；

無線數據記錄儀(6)固定于柔性襯底(3)的外側面，且無線數據記錄儀(6)位于柔性覆蓋層(4)的兩端之間；

四根導線(7)均鋪設于柔性襯底(3)的外側面和柔性覆蓋層(4)的內側面之間；四根導線(7)的首端與四個壓力傳感器(5)一一對應地電連接；四根導線(7)的尾端均與無線數據記錄儀(6)電連接；

計算機與無線數據記錄儀(6)無線連接；

該方法是采用如下步驟實現的：

首先，通過支撐立柱(2)將本裝置固定于試驗現場；

當進行需要評價殺傷能力的爆炸試驗時，爆炸沖擊波作用于密閉腔體(1)、柔性覆蓋層(4)、四個壓力傳感器(5)；四個壓力傳感器(5)實時測量密閉腔體(1)外側面承受的爆炸沖擊波壓力，并通過對應的導線(7)將測量結果發送至無線數據記錄儀(6)，由此實現爆炸沖擊波測試；

無線數據記錄儀(6)依次對測量結果進行放大、模數轉換、存儲、貝塞爾濾波，并根據測量結果計算出腔體位移x_i(t)和腔體速度v_i(t)，然后根據腔體速度v_i(t)計算出速度預測因子V，而后對速度預測因子V進行存儲；

當無線數據記錄儀(6)接收到來自計算機的指令時，無線數據記錄儀(6)將速度預測因子V無線發送至計算機；計算機根據速度預測因子V計算出損傷程度指數DI，并根據損傷程度指數DI查詢毀傷評估表，由此得出損傷程度，從而實現爆炸沖擊波毀傷評估；

腔體位移x_i(t)、腔體速度v_i(t)、速度預測因子V、損傷程度指數DI的計算公式如下：

DI＝(0.124+0.117V)^2.63 (5)；

式中：M表示有效質量，M＝2.03kg；J表示模型阻尼系數，J＝696Ns/m；K表示模型彈性系數，K＝989N/m；A表示受力面積，A＝0.082m²；i＝1，2，3，4；p_i(t)表示第i個壓力傳感器(5)的測量結果；p_i，lung(t)表示肺部壓力；p₀表示環境壓力；G₀表示初始肺氣量，G₀＝0.00182m³；g表示肺內氣體指數，g＝1.2；

毀傷評估表如下：

損傷程度	DI
無損傷	0≤DI≤0.2
微小	0.2＜DI≤0.3
輕微	0.3＜DI≤1.0
中度	1.0＜DI≤1.9
嚴重	1.9＜DI≤3.6
＞50％致死率	DI＞3.6

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