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原文传递一种动态加载的焦散线-SHPB同步实验系统及方法

专利名称：	一种动态加载的焦散线-SHPB同步实验系统及方法
摘要：	本发明公开了一种动态加载的焦散线‑SHPB同步实验系统及方法，包括超高速摄影相机，数据处理中心，超动态应变仪，数据采集器，激光光源，触发应变片，焦散线光路、SHPB加载装置，信号线；该系统综合了两种实验系统方法的优点，利用动态焦散线实验方法研究岩石断裂行为，结合SHPB实验系统，对研究岩石类材料动态断裂过程提供了新的实施方案，能够更加准确、科学、定量地研究岩石类材料运动裂纹的贯穿机理。得到的图片数据为分析断裂行为带来的更多的对比验证，增加了实验结果的可靠性和说服力。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国矿业大学(北京)
发明人：	岳中文;岳小磊;胡晓冰;王济祥;董智文;高鸿集;郭家豪;路聪聪
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-16T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910304356.7
公开号：	CN109975137A
分类号：	G01N3/30(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	100083 北京市海淀区学院路丁11号
主权项：	1.一种动态加载的焦散线-SHPB同步实验系统，其特征在于：包括超高速摄影相机，数据处理中心，超动态应变仪，数据采集器，激光光源，应变片，光弹性光路、SHPB加载装置，信号线；其中，SHPB加载装置包括冲击弹头，波形整形器，入射杆，反射杆，吸收杆，阻尼器，入射杆和反射杆为直径相等的圆柱形金属杆件；实验开始时，冲击弹头射出冲击入射杆，入射杆对试件施加荷载，使试件产生运动裂纹直至贯穿；入射杆上方贴有触发应变片，在数据处理中心设置应变片触发模式为上升沿或下降沿，应变通过桥盒与超动态应变仪相连，同时桥盒连接地面，过滤杂波干扰；超动态应变仪与数据采集器连接，数据采集器连接高速摄影相机，通过此连接方式，当入射应力波经过触发应变片时，触发信号传递至超高速摄像机开始拍摄。 2.一种动态加载的焦散线-SHPB同步实验系统，其特征在于：焦散线光路系统呈直线型，包括激光光源，扩束镜，第一凸透镜，第二凸透镜；所述系统所有器械中心点在同一条直线上，并且该直线穿过试件中心；扩束镜位于第一凸透镜的焦点处，超高速摄影相机镜头中心点位于第二凸透镜的焦点处；用信号线将超高速摄影相机与数据处理中心连接，调节超高速摄影相机镜头对焦至试件表面，调节激光光直至试件区域清晰可见，设定超高速摄像机的触发方式为内触发。 3.根据权利要求1-2所述的同步实验系统，其特征在于：实验开始之前调整好焦散线光路，设置超高速摄影相机至“等待触发”状态，整个实验过程中不得触碰焦散线光路器械，防止光路发生改变影响实验，向数据处理中心导入参考图像，并设置各项计算参数，调整视场区域；参考图像是实验开始前拍摄的试件表面图片。 4.根据权利要求1-2所述的同步实验系统，其特征在于：通过改变试件15中预制裂纹的数量、倾斜角度、裂纹长度及裂纹间距，研究试件15中不同类型裂纹的扩展贯穿机理。 5.根据权利要求1-2所述的同步实验系统，其特征在于，具体操作方法是： S1、根据实验要求对试件进行预制加工。所述试件15尺寸根据SHPB加载装置具体尺寸设计，试件预制裂缝151宽度设计为1mm,预制裂缝151倾角β、裂缝长度c、裂缝间距a根据不同的实验需求进行更改，两条预制裂缝151的端部必须保证在试件中心线上。 S2、安装试件如图1所示位置，调试动态焦散线光路系统。所述系统所有器械中心点在同一条直线上，并且该直线穿过试件中心，扩束镜位于第一凸透的焦点处，超高速摄影相机镜头中心点位于第二凸透的焦点处；用信号线将超高速摄影相机与数据处理中心连接，调节超高速摄影相机镜头对焦至试件表面，调节激光光源直至试件区域清晰可见，设定超高速摄像的触发方式为内触发。 S3、调试SHPB加载试验系统。 S4、设置高速摄影相机“等待触发”状态，并设置各项计算参数，选取试件视场区域。 S5、控制SHPB加载系统开始加载，使炮弹射出，撞击入射杆，对试件施加荷载，在试件中产生运动裂纹直至贯穿，同时使触发应变片接收触发信号，系统被触发并自动同步采集记录动态焦散斑实验数据。 6.根据权利要求5所述的同步实验系统及方法，其特征在于：所述的实验系统，可将SHPB加载装置上的炮弹更换为伺服液压机，对入射杆施加准静态荷载，使系统在不同加载率下具有更广泛对比研究。 7.根据权利要求5所述的同步实验系统及方法，其特征在于：利用动态焦散线实验方法研究岩石断裂行为，结合SHPB实验系统，对研究岩石类材料动态断裂过程提供了新的实施方案，得到的图片数据为分析断裂行为带来的更多的对比验证，增加了实验结果的可靠性和说服力。
所属类别：	发明专利