发明名称 一种测量密闭容器爆炸载荷下动态响应的系统及方法
摘要 本发明公开了一种测量密闭容器爆炸载荷下动态响应的方法,属于测量技术领域。所述方法利用高速相机记录待测容器在爆炸加载下完整的动态变形过程,结合3D DIC对变形过程数据进行处理后,获得待测容器待测表面的变形响应特征、振动特性和三维位移场和应变场信息。所述方法采用的系统主要包括待测容器、同步触发器、起爆装置、照明装置、高速相机和计算机采集终端;电雷管插入起爆药柱中,起爆药柱装载在装药容器中,支撑杆与待测容器的容器壁固连;同步触发器通过分别与电雷管和高速相机连接;高速相机与计算机采集终端连接;照明装置均匀分布在待测容器待测表面的前方。根据所述方法获得的测量结果可评估待测容器的安全性和装药量。
申请公布号 CN105158089A 申请公布日期 2015.12.16
申请号 CN201510437022.9 申请日期 2015.07.23
申请人 北京理工大学 发明人 陈鹏万;刘函;李毅;李玲;张少龙;陈昂
分类号 G01N3/313(2006.01)I 主分类号 G01N3/313(2006.01)I
代理机构 北京理工大学专利中心 11120 代理人 杨志兵;李爱英
主权项 一种测量密闭容器爆炸载荷下动态响应的方法,其特征在于:所述方法具体步骤如下:(1)对待测容器的待测表面进行去除油污并打磨处理后,在待测表面喷涂一层厚度≤0.1mm的底漆,干燥,将散斑场模板覆盖在底漆表面,制作随机分布的散斑点,得到散斑场;其中,所述散斑场模板为硬纸板材质,其上均匀分布大小相近的不规则形状孔洞;所述孔洞通过激光微刻制作得到,其直径在高速相机视场内的大小为5个像素;所述底漆和散斑点的颜色不同;所述干燥优选自然晾干;(2)将电雷管插入起爆药柱中,连接电雷管和同步触发器,将起爆药柱放入装药容器中,将炸药固定结构固连到待测容器的筒壁上;连接同步触发起器、高速相机和计算机采集终端;调整两台高速相机拍摄方向之间夹角α为15°~30°,聚焦使所述高速相机视场与待测表面的散斑场重合;将两套以上的照明装置均与分布在待测表面的前方,打开照明装置的光源,照亮散斑场;其中,起爆药柱由含能炸药冷压成型;(3)对高速相机进行三维标定,采集15幅以上的标定板图像;将所述标定板图像导入计算机采集终端上的DIC计算软件进行计算,得到高速相机的空间坐标系和单个相机的内部参数;其中,DIC为三维数字图像相关方法的简称;(4)通过同步触发器触发电雷管,电雷管引爆药柱,同时,同步触发器同步输出一个5V的TTL上升沿脉冲信号触发高速相机采集待测容器在工作过程中表面散斑场的变形过程,得到记录有变形信息的数字图像;(5)将所述数字图像导入计算机采集终端上的DIC计算软件进行相关匹配计算,得到爆炸过程中待测容器待测表面的初始三维位移场信息;根据所述位移场信息利用差分法和导数法分别计算出三维速度场信息和二维面内应变场信息;最后根据计算的信息分析待测容器在爆炸载荷作用下的变形响应特征;(6)提取待测容器响应过程中观测表面区域的某点和平均离面位移‑时间曲线,对所述曲线进行快速卷积傅里叶变换,得到待测区域的弹性振动频谱分布曲线、加速度频谱曲线和应变频谱曲线,根据频谱分布特征得到容器振动响应的主要频率及对应幅值,获得待测容器在爆炸载荷作用下的振动特性;(7)实验结束后,再次触发高速相机采集响应结束以后的容器表面静止图像,与爆炸前待测容器待测表面的初始变形图像进行相关匹配,计算得到待测容器壳体的最终三维位移场和应变场信息。
地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5号