一种光弹与焦散线方法同步使用的爆破实验系统与流程

本发明涉及一种光弹与焦散线方法同步使用的爆破实验系统，主要服务于爆破光测实验力学领域。

背景技术：

在爆破光测实验力学领域，光弹与焦散线方法均得到了广泛应用，取得了大量的研究成果。爆破实验中，既有应力波的传播、叠加和衰减，又有裂纹的萌生、扩展和止裂。单一的实验方法不能全面地反映爆炸致裂的真实过程。然而，目前多数研究是单独地使用这两种光学方法，如何将两者在同一个实验中同步使用是亟待解决的问题。

光弹性方法能够提供全场应力分布信息，适用于研究应力波问题。而焦散线方法能够提供裂纹尖端的应力分布信息，适用于研究裂纹问题。将这两种光测实验方法结合起来，在爆炸的同一时刻，光弹性方法提供的应力条纹图能够真实地反映裂纹周围应力波情况，而焦散线方法提供的焦散斑图能够直接地测量出裂纹尖端的应力强度因子。两种方法的实验数据互为补充，互相验证，对于探究爆炸致裂过程中应力波与裂纹的相互作用机理有着重要的意义。

针对上述背景现状，本发明旨在结合两种光测实验方法的优势，提出一种光弹与焦散线方法同步使用的爆破实验系统。

技术实现要素：

本发明结合了两种光测实验方法的优势，提出一种光弹与焦散线方法同步使用的方法和爆破实验系统。

本发明所解决的的技术问题如下：

1)分光问题。一部分光线用于产生光弹性条纹图，另一部分光线用于产生焦散斑图。

2)高速相机的同步触发问题。由于爆炸过程的瞬时性，需要同时使用两台高速相机，一台用于光弹性方法，另一台用于焦散线方法。为了同步记录，爆炸发生的瞬间，必须使两台相机同步触发开始记录数据。

本发明所采用的的技术方案如下：

采用分光镜。将分光镜置于爆炸平台后方，与入射光线方向呈45°。一部分入射光线透过分光镜仍然沿着直线传播，到达第一台高速相机的镜头，用于记录光弹条纹图。另一部分入射光线经过分光镜镜面发生反射，入射角和反射角均为45°，反射后的光线与原来的入射光线传播方向呈90°，到达第二台高速相机的镜头，用于记录焦散斑图。

两台高速相机并联同步触发。采用两台相同型号的高速相机，它们之间并联连接，整体上与爆炸信号控制器串联连接。由于两台相机完全相同，电阻也完全相同。当爆炸发生的一瞬间，爆炸信号电流一分为二，两台高速相机在相同的电流信号下，同步触发记录数据。

本发明和当前技术方法相比所产生的有益效果：

在爆破实验中同步使用光弹与焦散线方法，能够同时得到全场应力波传播、叠加和衰减信息，以及爆生裂纹萌生、扩展和止裂信息，有益于探究爆炸致裂过程中应力波与裂纹的相互作用机理。

附图说明

图1是本发明的实验系统图。

图中数字标号表示：

1、激光器，2、扩束镜，3、透镜a，4、偏振片a，5、四分之一波片a，6、爆炸平台，7、分光镜，8、四分之一波片b，9、偏振片b，10、透镜b，11、高速相机a，12、电脑a，13、透镜c，14、高速相机b，15、电脑b，16、爆炸信号控制器，17、起爆触发线路，18、高速相机并联触发线路，19、高速相机数据储存线路。

具体实施方式

下面详细描述本发明专利的实施例，所述实施例的示例在附图中表示出，其中相同的标号表示相同或类似的元件或者具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本发明的具体实施方式作实施例的描述，旨在解释本发明专利，不可理解为对本发明专利的限制。

如图1所示，开启激光器，使其达到稳定的亮度。利用激光光线定位，将扩束镜、透镜a、偏振片a、四分之一波片a、分光镜、四分之一波片b、偏振片b、透镜b、高速相机a的几何中心位于同一条直线上。

开启高速相机a，调整四分之一波片a和b、偏振片a和b，在爆炸平台上放一块光弹试件进行受力测试，使得与高速相机a连接的电脑a能够显示出光弹条纹图。

将分光镜镜面与入射光线呈45°，经分光镜反射后的光线与原来的入射光线呈90°，在反射光线方向上，放置透镜c和高速相机b，并使它们的几何中心在同一条直线上。

开启高速相机b，在爆炸平台上放一块透明试件进行受力测试，使得与高速相机b连接的电脑b能够显示出焦散斑图。

将高速相机a和b设置为待触发状态。启动爆炸信号控制器，通过起爆触发线路，试件中的炸药在起爆电流触发下发生爆炸。同一瞬间，爆炸信号通过高速相机并联触发线路，将高速相机a和b同步触发，使其同时记录下爆炸致裂的全部过程，最终通过高速相机数据储存线路，将光弹和焦散线方法的实验数据分别保存在电脑a和b中。

尽管上面已经出示和描述了本发明的实施例，可以理解的是，以上均为示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变形。

技术特征：

技术总结
一种光弹与焦散线方法同步使用的爆破实验系统，特征是通过分光镜和高速相机并联触发线路将光弹和焦散线方法同步使用。分光镜镜面与入射光线呈45°。并联触发线路中，高速相机型号相同，电阻相同，触发电流相同。光弹性方法能够记录爆炸致裂过程中应力波的传播、叠加和衰减过程，得到了应力波的全场信息。焦散线方法能够记录爆炸致裂过程中裂纹的萌生、扩展和止裂过程，得到了裂纹尖端局部场的信息。将这两种光测力学实验方法结合起来，互为补充，能够得到更加丰富的实验数据，全面地记录爆炸致裂过程中应力波和裂纹的相互作用过程，为人们正确理解爆炸致裂机理提供了直观且丰富的实验素材。

技术研发人员：岳中文;邱鹏;杨仁树
受保护的技术使用者：中国矿业大学（北京）
技术研发日：2018.03.29
技术公布日：2019.10.11