水泥砂浆试块中爆炸应力波测试方法的研究

摘要

岩石中爆炸应力波形测试是研究应力波在岩石中传播特征的重要手段，近几十年来一些科研工作者不断探究爆炸载荷作用下岩石中应力波传播及其规律，但是由于测试方法等其他原因，结果很难客观、完整的反映出岩石产生变化的过程。为全面了解应力波测试手段，进一步优化水泥砂浆试验测试方法，将实验成果成功运用到现实的生产活动中去，本文就相关问题做了详细论述。首先介绍了应力波测试的方法，包括以电阻应变片法和PVDF压电薄膜测试法为主的电测法，和以动光弹和云纹干涉为主的光测法，并对这些方法的发展和现状做出总结;然后通过比较，选择电阻应变片的超动态应变测试系统作为本文的实验方法，通过文献的总结和较长时间的水泥砂浆模块测试和试验，得到以下结论:
　　1)确定实验方法:动光弹只能做模型实验，解决实际问题乏力;云纹干涉需要的高密度光栅的价格昂贵;PVDF薄膜的压电特性不能用于拉应变波形的测试。最终选择利用电阻应变片法进行模型实验。
　　2)本文在前人实验的基础上，提出一种新的应变砖制作及安装方法，这种方法的优点是操作简便，降低了实验难度，而且大大降低了因水泥砂浆分层产生的界面对爆炸应力波传播的影响。
　　3)使用该超动态应变测试系统测试时，应变片受拉时产生的压力信号（应变）数值为正数，受压时产生的压力信号（应变）数值为负数。
　　4)从测得波形图中可以看出，炸药在水泥砂浆试块中爆炸，随着爆心距增大:测点的电压信号、应变以及应变率数值随之减小;变化速率随之变小。
　　5)应变率随爆心距增大而减小，说明距离爆炸中心越远试块越不容易被破坏。
　　6)相同直径试块内各测点波形走势大致相同;直径越大的试块波形与理论实际应力波传播规律契合程度越高。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 概述

1．2 研究动态

1．2．1 电阻应变片研究动态

1．2．2 PVDF压电计研究动态

1．2．3 动光弹法的研究动态

1．2．4 云纹干涉法的研究动态

1．3 本课题研究内容与方法

1．4 本章小结

2 爆炸应力波光测方法

2．1 动态光弹性法

2．1．1 测试原理

2．1．2 动光弹材料

2．2 云纹干涉

2．3 本章小结

3 PVDF压电薄膜综述及其在爆炸应力波测试中的应用

3．1 PVDF压电薄膜综述

3．1．1 概念

3．1．2 PVDF薄膜的物理性质

3．1．3 PVDF薄膜极化方向和受力方向的关系

3．2 PVDF应力计的测量电路

3．2．1 电荷模式测试电路

3．2．2 电流模式测试电路

3．3 PVDF应力计的动态标定

3．4 PVDF在小型雷管实验中的应用

3．5 本章小结

4 电阻应变片的超动态应变测试系统简介

4．1 电阻应变的工作原理

4．2 应变片的动态响应

4．3 测量系统的动态响应

4．4 超动态应变测试系统组成

4．5 干扰类型及预防措施

4．6 本章小结

5 水泥砂浆试块中爆炸应力波测试实验

5．1 概述

5．2 实验方案

5．3 实验过程

5．3．1 水泥砂浆物理力学参数测定

5．3．2 应变砖的制作

5．3．3 水泥砂浆试块制作

5．3．4 超动态应变测试过程

5．4 测试结果分析

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果