[發(fā)明專利]測量爆炸產物能量分配比例關系的實驗系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2022-01-18
• 公開（公告）號: CN114544706B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設計）人: 陳駿;楊仁樹;易輝;楊立云;方士正;左進京;張祥;楊國梁;丁晨曦;陳程;許鵬;楊陽
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學（北京）;北京科技大學
• 主分類號: G01N25/54
• 分類號: G01N25/54
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明提供測量爆炸產物能量分配比例關系的實驗系統(tǒng)及方法，所述實驗系統(tǒng)包括爆炸加載裝置、速度采集裝置、應變采集裝置以及計算機；爆炸加載裝置能夠裝載于鋼桿上，從而能夠在爆炸過程中向鋼桿施加平面波加載；速度采集裝置與計算機電連接，并用于測量爆炸加載裝置中的蓋板在爆炸過程中的飛行速度；應變采集裝置與計算機電連接，并用于測量鋼桿在不同不耦合系數(shù)下爆炸過程中的應力變化；本發(fā)明提供的測量爆炸產物能量分配比例關系的實驗系統(tǒng)及方法，能夠研究爆炸產物中爆炸應力波和爆生氣體的能量分配比例、測試不同約束條件下爆生氣體的作用能力，對于有效利用炸藥能量、保證爆破質量，提升爆破效率以及提高施工效率有著重要意義。

技術領域

本發(fā)明屬于測量爆炸產物能量分配比例關系技術領域，具體涉及測量爆炸產物能量分配比例關系的實驗系統(tǒng)及方法。

背景技術

現(xiàn)有工程中常常對炸藥爆轟過程產生的巨大能量進行有益利用，例如，樓房爆破拆除時要求爆炸能量準確、有序地作用在樓房主要承載部位；城市地鐵隧道爆破開挖時要能精準的控制爆炸產物攜帶的能量，防止對圍巖體、結構體過度破壞和過量的爆破振動對地面建筑的損傷。因此，為了解決這些問題，工程中常采用改變炸藥的裝藥形式、調整爆破參數(shù)等方式進行優(yōu)化，其優(yōu)化方式的好壞可以用爆炸產物的能量利用率進行表征，炸藥爆炸在極短的時間釋放出巨大的能量，主要是以爆炸應力波和爆生氣體進行傳播；目前，對爆炸近區(qū)能量和強度等參數(shù)的實驗測量還很難實現(xiàn)；準確掌握爆炸應力波和爆生氣體攜帶的能量，可以更好的利用炸藥爆轟過程，服務我國工程爆破行業(yè)。

現(xiàn)有技術中研究認為，炸藥爆炸后產生爆炸應力波和爆生氣體，被爆物內最初裂隙的形成是由爆炸應力波造成的，隨后爆生氣體楔入被爆目標物內最初形成的裂隙，并在準靜態(tài)壓力作用下，使由爆炸應力波形成的裂隙進一步擴展，最終導致被爆物的破碎；然而，極少研究能分離爆炸產物中爆炸應力波和爆生氣體的能量分配比例，關于測試不同約束條件下爆生氣體作用能力的實驗系統(tǒng)和方法也十分有限。

基于上述爆炸產物能量分配比例中存在的技術問題，尚未有相關的解決方案；因此迫切需要尋求有效方案以解決上述問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是針對上述技術中存在的不足之處，提出一種測量爆炸產物能量分配比例關系的實驗系統(tǒng)及方法，旨在解決現(xiàn)有爆炸產物能量分配比例關系實驗測試的問題。

本發(fā)明提供的測量爆炸產物能量分配比例關系的實驗系統(tǒng)，所述實驗系統(tǒng)包括爆炸加載裝置、速度采集裝置、應變采集裝置以及計算機；爆炸加載裝置能夠裝載于鋼桿上，從而能夠在爆炸過程中向鋼桿施加平面波加載；速度采集裝置與計算機電連接，并用于測量爆炸加載裝置中的蓋板在爆炸過程中的飛行速度；應變采集裝置與計算機電連接，并用于測量鋼桿在不同不耦合系數(shù)下爆炸過程中的應力變化。

進一步地，爆炸加載裝置包括蓋板、套筒以及墊片；套筒下端的通道能夠套接在鋼桿上；墊片設置于套筒的通道內，并位于鋼桿的上端；墊片用于盛放炸藥；蓋板設置于套筒的通道內，并位于墊片的上端；蓋板能夠與套筒相分離；爆炸加載裝置能夠通過調節(jié)蓋板與炸藥之間的距離，從而改變通道內的藥倉空間，進而實現(xiàn)相同藥量在不同不耦合系數(shù)和不同大小的約束作用下爆炸對鋼桿進行平面波加載。

進一步地，套筒的通道內設有圓環(huán)卡槽，墊片呈水平狀卡接在圓環(huán)卡槽上；蓋板上套接有橡膠圈，橡膠圈的外徑大于通道的內徑；蓋板的一端設置于套筒的通道內，并通過橡膠圈掛接在套筒的上端面。

進一步地，鋼桿為已知楊氏模量的鋼桿，鋼桿的高度為400mm，鋼桿的直徑為50mm；套筒和鋼桿的材料一致；墊片為鋼制材料制成。

進一步地，墊片的直徑為50mm，墊片的厚度為10mm；套筒的內徑為51mm，套筒的外徑為71mm，套筒的高度為50mm；圓環(huán)卡槽的外徑為51mm，圓環(huán)卡槽的內徑為49mm，圓環(huán)卡槽的厚度為1mm，圓環(huán)卡槽距離套筒底部的距離為15mm；蓋板的直徑為50mm，蓋板的高度為40mm。