浮箱式局部爆炸試驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種局部強度試驗的浮箱式局部爆炸試驗裝置，包括第一浮箱式工裝結構、第二浮箱式工裝結構、四根L型連接梁，兩個浮箱式工裝結構的相對的兩個面上分別安裝一個試驗模型；浮箱式工裝結構為長方體狀的箱體，安裝有試驗模型的面根據試驗模型的形狀挖空出相應的形狀，在被挖空的形狀上下兩端分別焊接有垂直其所在面的鋼板，箱體的每個面分別沿長度方向和寬度方向安裝有N個T型骨材，并且對安裝在挖空的形狀處的骨材進行打斷。第二浮箱式工裝結構與第一浮箱式工裝結構相同，兩個浮箱式工裝結構通過四根L型連接梁相連、并關于四根L型連接梁的縱軸線對稱。本實用新型具有結構簡單、適應性強、高效準確的優點。
【專利說明】浮箱式局部爆炸試驗裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于水下爆炸試驗裝置，尤其涉及局部強度試驗的浮箱式局部爆炸試驗裝置。
【背景技術】
[0002]目前，我國在遠場爆炸作用下的沖擊環境研究中取得了豐富成果，有眾多成熟的計算軟件和方法可供選用。如基于聲固耦合法的ABAQUS軟件，基于ADAA法的自主軟件，基于ALE方法的DYNA軟件等。還有一些專門用于工程化計算的快速預報方法。由于我國已進行了若干次的水下爆炸試驗，這些方法的計算結果得到了驗證。
[0003]但在近場爆炸作用下的局部強度考核中，人們所依賴的手段并不多。主要是基于通用軟件的有限元方法和試驗方法，而理論預報方法多限于板和簡單板格的大變形預測，難以運用到局部強度考核當中。其中有限元方法需要進行試驗驗證，而試驗方法往往由于資金的限制、相似律不成熟、實施困難導致大量簡化而難以實現工程應用。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種簡單高效對小尺度構件的結構強度進行試驗的浮箱式局部爆炸試驗裝置。
[0005]本實用新型是通過以下技術方案實現的:
[0006]浮箱式局部爆炸實驗裝置，包括第一浮箱式工裝結構、第二浮箱式工裝結構、4根L型連接梁，兩個浮箱式工裝結構的相對的兩個面上分別安裝一個試驗模型；
[0007]第一浮箱式工裝結構為長方體狀的箱體，安裝有試驗模型的面根據試驗模型的形狀挖空出相應的形狀，在被挖空的形狀上下兩端分別焊接有垂直其所在面的鋼板，在箱體的每個面上分別沿長度方向和寬度方向安裝有N個T型骨材，NS 1，箱體的六個面中上下、左右、前后相對的三組面的骨材布置方式相同，并且將安裝在挖空的形狀處的骨材打斷，第二浮箱式工裝結構與第一浮箱式工裝結構相同，兩個浮箱式工裝結構通過4根L型連接梁相連、并關于4根L型連接梁的縱軸線對稱；
[0008]試驗模型的上下兩端分別焊接在其所在浮箱式工裝結構的上下兩個鋼板上；
[0009]藥包位于4根L型連接梁所組成空間的中心處。
[0010]本實用新型還可以包括:
[0011](I)第一浮箱式工裝結構和第二浮箱式工裝結構上被挖空的形狀的寬度大于試驗模型的寬度
[0012](2) L型連接梁的兩端分別焊接在兩個浮箱式工裝機構相對位置的鋼板上。
[0013](3)試驗模型除上下兩端外，其他與浮箱式工裝結構接觸的位置通過膠料連接。
[0014]本實用新型的有益效果:
[0015]本實用新型解決了尺寸較小的試驗模型在遭受水下爆炸沖擊波載荷作用時所引起的繞射問題以及能夠使模型在受到沖擊波載荷作用時不會產生不必要的剛體位移，從而可以保證邊界條件的精確性。本試驗裝置可以實現一次爆炸完成兩個乃至四個模型試驗的任務，既節約了試驗成本，又減少了反復吊裝模型帶來的重復工作量。因此本實用新型具有組裝簡單、適應性強、結果準確的特點。并且還具有以下幾個優點:
[0016](I)已開展的模型試驗大都采用水平放置方式，浮于水面之上，受到水面截斷效應的影響較大。本實驗模型采用箱式工裝結構輔助裝置，可以有效削弱水面截斷效應的影響，更好地模擬沖擊波作用下模型結構的動力響應。
[0017](2)將試驗模型的需要剛性固定的端部焊接在箱式工裝結構的鋼板上，實現兩端剛性固定的邊界條件。試驗模型面板兩端與工裝焊接，腹板位于箱式工裝內部，這種設計可以有效模擬試驗模型兩端的剛性固定。
[0018](3)設計的試驗裝置中模型與工裝件的配合時，模型兩端與工裝件的寬度方向焊接固定上，而模型其他位置與工裝件的接觸部分，則是按模型尺寸，在其寬度方向多加寬lcm，切割出一樣的形狀，通過一種普通膠料，將模型與工裝件3在此處連接，沖擊波作用下膠粘處會自行斷開，此結構連接形式能夠實現試驗模型在剛性固定邊界條件下受沖擊波作用的動態響應。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1試驗模型布置示意圖；
[0020]圖2試驗模型軸測示意圖；
[0021]圖3箱式工裝結構組裝正視圖；
[0022]圖4箱式工裝結構組裝側視圖；
[0023]圖5箱式工裝結構組裝俯視圖；
[0024]圖6主向梁截面圖；
[0025]圖7交叉構件截面圖。
【具體實施方式】
[0026]下面根據圖1?圖7對浮箱式局部爆炸試驗裝置進行詳細介紹。
[0027]本裝置是兩個完全對稱的長方體浮箱式工裝件3，由四根剛性足夠大的L型連接梁連接而成，長方體工裝件3相對的兩個面用于安裝所需要進行試驗的模型，試驗裝置中模型與工裝件3的配合時，模型兩端，即試驗模型2的短邊與工裝件3的寬度方向焊接固定上，而模型其他位置與工裝件3的接觸部分，則是按模型尺寸，在其寬度方向向外多加寬1cm，切割出一樣的形狀，為了不影響模型的強度通過一種以普通膠料為連接的弱連接形式，將模型與工裝件3在此處連接。試驗時將藥包I放入箱式工裝結構3正中，爆炸沖擊波均勻向兩端箱式工裝結構3及試驗模型2傳播，兩端箱式工裝結構3受到沖擊載荷大小相等方向相反。而且長方體工裝件3中要有相應的梁結構，以保障試驗裝置的結構強度以及模型的邊界條件。
[0028]本實用新型以試驗模型一、二為例，給出了試驗裝置的作用原理，其分別代表主向梁、交叉構件模型，其具體結構形式參照后面的圖6和圖7。但是試驗模型并不局限于這兩種，可以根據需要不斷改變模型結構，只要是小尺度構件均可。
[0029]本裝置最突出的創新點是解決了尺寸較小的梁模型在遭受水下爆炸沖擊波載荷作用時所引起的繞射問題以及能夠使模型在受到沖擊波載荷作用時不會產生不必要的剛體位移，從而可以保證邊界條件的精確性。下面詳細的描述一下這兩個創新點的內容:
[0030]I)解決沖擊波作用于模型的繞射問題。
[0031]截面尺寸較小的梁模型(模型一、二)與沖擊波厚度相比仍然是一個可比量，所以試驗梁在水下爆炸作用下不可避免會產生沖擊波的繞射現象，以致不能正確模擬主向梁及交叉構件在水下結構中真實受力情況。因此考慮沖擊波尺寸大小，試驗工裝在梁兩側各展開0.6米，相當于增加了梁的帶板寬度來避免繞射波的產生，使試驗梁受到的沖擊波載荷與水下結構真實情況相接近。
[0032]2)準確模擬整體剛固邊界條件，同時降低試驗成本。
[0033]在該試驗中的剛固邊界條件分為兩種，一種是整體試驗裝置的剛固邊界條件，另一種是試驗模型2的局部剛固邊界條件。其中整體剛固邊界條件是因為試驗裝置應看為船體的一部分，其邊界條件也應看為剛固，這一點在做試驗時是很難實現的。而本試驗裝置將每個模型都鑲嵌在各自的箱式工裝結構3，模型中兩個工裝結構3由四根具有足夠剛度的L型連接梁4連接而成。試驗時將藥包I放入箱式工裝結構3正中，爆炸沖擊波均勻向兩端箱式工裝結構3及試驗模型2傳播，兩端箱式工裝結構3受到沖擊載荷大小相等方向相反。此時，沖擊波載荷與連接梁對箱式工裝結構3的拉力相互抵消，故能保持箱式工裝結構3不產生位移，試驗模型2不產生多余剛體運動，從而實現了整體的剛固邊界條件。
[0034]由于可使用的模型種類較多，在這里結合附圖對本發明只以模型1、2為例進行詳盡的描述:
[0035]如圖3至圖5所示，試驗裝置是一個長方體箱體，外面由鋼板焊接而成，其中一面要根據試驗模型2的結構而被相應的挖空，以方便安裝試驗模型2。至于箱體內的骨材5分布，可以分為三組，因為長方體六個面是兩兩相同的。首先看要安裝試驗模型2的這一組面，這組面中，有一個面是不安裝模型的，其骨材5分布為沿長度方向布置5根T型材，沿寬度方向布置19根T型材。另一個面需要安裝試驗模型2，所以骨材5布置與其對面是相同的，但是需要在模型處進行打斷，而且在模型的長度方向兩端要垂直于該面焊接一個鋼板，該鋼板用于焊接試驗模型2的兩端，更好的模擬局部剛固邊界條件。然后再描述圖4中所對應的這一組面，這組面是完全相同的，其骨材5沿長度方向布置7根T型材，沿寬度方向布置的為19根T型材，靠近試驗模型2的骨材5可以根據情況進行適當的加密。對應于圖5的上下底面也是完全相同的，沿面的長度方向布置5根T型材，沿寬度方向布置7根T型材。其中骨材5與板面的連接方式均采用焊接，骨材5相交接的地方采用小骨材5穿過大骨材5的方法已經量保證其強度。在本裝置中，無論是板于板交界處、板與梁交界處還是梁與梁交界處的接觸形式均為焊接。圖6及圖7分別為模型1、2試驗梁的截面圖。
【權利要求】
1.浮箱式局部爆炸實驗裝置，其特征在于:包括第一浮箱式工裝結構、第二浮箱式工裝結構、4根L型連接梁，兩個浮箱式工裝結構的相對的兩個面上分別安裝一個試驗模型； 第一浮箱式工裝結構為長方體狀的箱體，安裝有試驗模型的面根據試驗模型的形狀挖空出相應的形狀，在被挖空的形狀上下兩端分別焊接有垂直其所在面的鋼板，在箱體的每個面上分別沿長度方向和寬度方向安裝有N個T型骨材，1，箱體的六個面中上下、左右、前后相對的三組面的骨材布置方式相同，并且將安裝在挖空的形狀處的骨材打斷，第二浮箱式工裝結構與第一浮箱式工裝結構相同，兩個浮箱式工裝結構通過4根L型連接梁相連、并關于4根L型連接梁的縱軸線對稱； 試驗模型的上下兩端分別焊接在其所在浮箱式工裝結構的上下兩個鋼板上； 藥包位于4根L型連接梁所組成空間的中心處。
2.根據權利要求1所述的浮箱式局部爆炸實驗裝置，其特征在于:所述的第一浮箱式工裝結構和第二浮箱式工裝結構上被挖空的形狀的寬度大于試驗模型的寬度。
3.根據權利要求1或2所述的浮箱式局部爆炸實驗裝置，其特征在于:所述的L型連接梁的兩端分別焊接在兩個浮箱式工裝機構相對位置的鋼板上。
4.根據權利要求1或2所述的浮箱式局部爆炸實驗裝置，其特征在于:所述的試驗模型除上下兩端外，其他與浮箱式工裝結構接觸的位置通過膠料連接。
5.根據權利要求3所述的新型浮箱式局部爆炸實驗裝置，其特征在于:所述的試驗模型除上下兩端外，其他與浮箱式工裝結構接觸的位置通過膠料連接。
【文檔編號】G01N3/313GK203785973SQ201420148233
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年3月28日 優先權日:2014年3月28日
【發明者】郭君, 祝祥剛, 陳舸 申請人:哈爾濱工程大學