【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于爆炸冲击加载，特别是涉及一种仿爆炸冲击试验测试方法。
技术介绍
1、爆炸冲击波对车辆、舰船及人员等具有严重的威胁，各种抗爆结构，如蜂窝、泡沫铝、夹芯结构等都被发展以抵御爆炸冲击波带来的伤害，亟需开展大量实验以评估不同抗爆结构的防护性能。然而，由于炸药自身的危险性，较少的实验室具备开展真实爆炸实验研究的条件，从而限制了抗爆结构性能测试试验的广泛开展。已有研究发展了近似的试验方法，可以在实验室开展仿爆炸冲击测试；已有的用来模拟爆炸载荷的实验主要包括激波管试验、飞片冲击试验和均匀泡沫子弹冲击试验。因此，替代试验的方法为在试验室大量地测试新型结构的防护性能提供可能。
2、采用激波管能够模拟空气爆炸载荷，采用轻气炮发射飞片正撞击水舱端部的方式能够用来模拟水下爆炸载荷，但这两种方式需要的设备加工较为复杂，成本较高。采用泡沫子弹模拟爆炸载荷的方法在实现方式上较为简单，即通过泰勒冲击试验装置发射泡沫子弹作用在防护结构上。然而，均匀泡沫子弹冲击加载产生的载荷呈近似线性衰减的规律，不能够精确模拟指数衰减的爆炸载荷。如公开号为cn110948878a所公开的一种仿爆炸梯度多胞子弹及其设计制造方法，其能够用于模拟爆炸载荷；然而，若要将其应用于轻质结构的防护性能测试评估，则需要进一步提供试验测试方法。
3、已有的仿爆炸测试方法主要针对结构的抗爆性能评估，通过观察防护结构的最终挠度来评估其防护性能；然而，针对人体的爆炸冲击波防护，要求更多，需要考虑用于模拟人体的胶泥的变形量以及峰值载荷衰减性能。因此，亟需发展考虑人体防
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种仿爆炸冲击试验测试方法，通过发射梯度多胞材料产生指数衰减的爆炸载荷，并进一步通过高速摄影采集防护结构和胶泥变形过程，通过压电薄膜传感器测量入射和透射载荷，为抗爆结构防护性能评估提供了更多有效的信息，解决了传统仿爆炸加载试验技术不适用于人体防护结构抗爆性能评估的问题；综上，解决了
技术介绍
中的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、如图1所示，本专利技术的一种仿爆炸冲击试验测试方法，基于仿爆炸载荷冲击测试平台实现，所述仿爆炸载荷冲击测试平台包括储气室、炮膛、激光测速仪、高速摄影系统、升降平台；所述升降平台包括高度升降调节的台面，所述防护结构竖向放置于台面上，位于防护结构的前后两面分别贴附有正对炮膛出口方向的第一压电薄膜传感器、第二压电薄膜传感器；位于防护结构的后部紧贴有模拟人体的胶泥，并由后部的支撑杆紧贴支撑，炮膛内的爆炸载荷模拟器经储气室气体推动，直线冲击防护结构，激光测速仪位于爆炸载荷模拟器的直线运行路径上进行速度测量，高速摄影系统位于爆炸载荷模拟器的直线运行路径侧部对仿爆炸进行高速摄影；
4、所述仿爆炸冲击试验测试方法包括如下步骤：
5、s1、将胶泥与防护结构竖向放置于升降平台的台面上，所述胶泥的一端与防护结构紧贴在一起，胶泥的另一端紧贴支撑杆；
6、s2、放置第一压电薄膜传感器于防护结构前侧中心位置，并正对爆炸载荷模拟器，第二压电薄膜传感器放置于胶泥与防护结构之间，且位于中心位置；
7、s3、对防护结构进行定位，确保在实验过程中爆炸载荷模拟器打击位置为防护结构正中心位置；
8、s4、将防护结构放置并定位完毕后，调试高速摄影系统，确保正常拍摄；
9、s5、通过高速摄影系统拍摄一张带刻度直尺的照片，用于后期数字图像处理；具体是将直尺照片上的刻度与像素点关系进行对应，得到1mm对应的像素点个数dr；
10、s6、储气室内进气，发射爆炸载荷模拟器；
11、s7、发射爆炸载荷模拟器完毕，记录并保存试验数据，回收试验物品；
12、s8、处理高速摄影系统拍摄的图片以及第一压电薄膜传感器、第二压电薄膜传感器测量的数据，获得胶泥的变形量、入射载荷和透射载荷；
13、所述胶泥的变形量通过找出摄影照片中试验开始的t1时刻对应的起始图像和胶泥不再产生变形的t2时刻的图像，分别提取两张照片上胶泥端面对应的像素点位置x(t1)和x(t2)，将两个像素点位置相减，得到胶泥端面变形量对应的像素点个数d，即
14、d＝x(t1)-x(t2) (1)；
15、所述入射载荷和透射载荷通过如下方法获得：
16、处理压电薄膜传感器测量的压力，压电薄膜传感器测量随时间t变化的电荷转移量q(t)，则传感器测得压强p(t)为
17、p(t)＝q(t)/k (2)；
18、式中，k为标定系数，所得到的第一压电薄膜传感器测得入射载荷p1(t)和第二压电薄膜传感器测得的透射载荷p2(t)；
19、s9、评估防护结构的性能，基于载荷衰减率和胶泥的变形量，获得防护结构的性能；
20、基于所述s8步骤所测得的数据，计算得到载荷衰减率，所述载荷衰减率表达式为：
21、α＝(1-pmi/pmt)×100％ (3)
22、式中，pmi和pmt分别为入射和透射的峰值压力，即p1(t)和p2(t)的最大值；基于步骤8测得的数据，可以得到胶泥的变形量为
23、△d＝d/dr (4)
24、式中，d为胶泥端面变形量对应的像素点个数，dr为1mm对应的像素点个数。
25、进一步地，所述爆炸载荷模拟器采用增材制造加工而成，包括多胞子弹。
26、进一步地，所述防护结构采用带有前板、厚板以及中间蜂窝夹芯结构构成的防护板。
27、本专利技术相对于现有技术包括有以下有益效果：
28、(1)本专利技术通过发射梯度多胞材料产生指数衰减的爆炸载荷，通过高速摄影采集了防护结构和胶泥变形过程；通过压电薄膜传感器测量了入射和透射载荷，解决了传统仿爆炸加载试验技术不适用于人体防护结构抗爆性能评估的问题；
29、(2)本专利技术采用梯度多胞材料作为爆炸载荷模拟器，可以实现爆炸载荷地精准模拟；
30、(3)本专利技术的压电薄膜传感器测量了入射和透射载荷，能够评估抗爆结构的载荷衰减能力；
31、(4)本专利技术的胶泥可用于模拟人体，能够为人体爆炸冲击波防护提供测试手段和技术支撑；
32、(5)本专利技术采用高速摄影拍摄了防护结构的变形，为抗爆结构防护性能评估和结构优化设计提供了更多有效的信息；。
33、当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种仿爆炸冲击试验测试方法，其特征在于，基于仿爆炸载荷冲击测试平台实现，所述仿爆炸载荷冲击测试平台包括储气室(1)、炮膛(2)、激光测速仪(3)、高速摄影系统(4)、升降平台(5)；所述升降平台(5)包括高度升降调节的台面，所述防护结构(8)竖向放置于台面上，位于防护结构(8)的前后两面分别贴附有正对炮膛(2)出口方向的第一压电薄膜传感器(9)、第二压电薄膜传感器(10)；位于防护结构(8)的后部紧贴有模拟人体的胶泥(11)，并由后部的支撑杆(6)紧贴支撑，所述炮膛(2)内的爆炸载荷模拟器(7)经储气室(1)气体推动，直线冲击防护结构(8)，所述激光测速仪(3)位于爆炸载荷模拟器(7)的直线运行路径上进行速度测量，所述高速摄影系统(4)位于爆炸载荷模拟器(7)的直线运行路径侧部对仿爆炸进行高速摄影；
2.根据权利要求1所述的一种仿爆炸冲击试验测试方法，其特征在于，所述爆炸载荷模拟器(7)采用增材制造加工而成，包括多胞子弹。
3.根据权利要求1所述的一种仿爆炸冲击试验测试方法，其特征在于，所述防护结构(8)采用带有前板、厚板以及中间蜂窝夹芯结构构成的防护
...【技术特征摘要】
1.一种仿爆炸冲击试验测试方法，其特征在于，基于仿爆炸载荷冲击测试平台实现，所述仿爆炸载荷冲击测试平台包括储气室(1)、炮膛(2)、激光测速仪(3)、高速摄影系统(4)、升降平台(5)；所述升降平台(5)包括高度升降调节的台面，所述防护结构(8)竖向放置于台面上，位于防护结构(8)的前后两面分别贴附有正对炮膛(2)出口方向的第一压电薄膜传感器(9)、第二压电薄膜传感器(10)；位于防护结构(8)的后部紧贴有模拟人体的胶泥(11)，并由后部的支撑杆(6)紧贴支撑，所述炮膛(2)内的爆炸载荷模拟器(...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑志军，彭克锋，李峻松，王超，朱晓璇，易晓菲，常白雪，张元瑞，张永亮，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。