动态焦散线

摘要： 为了探究不同起爆位置下条形药包全场应变以及裂纹动态断裂特性,采用爆炸荷载动态焦散线实验系统和数字图像相关方法(DIC),开展了爆破模型实验研究.研究结果表明:条形药包一端起爆时,起爆点处翼裂纹扩展长度最小,随着炸药爆轰的传播,翼裂纹扩展长度增长;中心起爆时,中心位置翼裂纹扩展长度小于两端位置翼裂纹扩展长度,一端起爆时非起爆端翼裂纹扩展长度最长.无论中心起爆或一端起爆,条形药包中心区域翼裂纹扩展主要为Ⅰ型裂纹,并且中心翼裂纹起裂韧度最大,端部翼裂纹为以Ⅱ型为主的Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹.一端起爆时,拉压应变作用范围沿炸药传爆方向传递,且非起爆端拉压应变作用区域大于起爆端,压应变最大值为距起爆点约0.67~0.83倍的装药长度.中心起爆时,拉压应变的作用过程沿起爆中心向两端呈对称形式传播,中心点位置应变最大.两种起爆方式下都出现端部压应力集中现象.

摘要： 为研究冲击荷载下起裂处不同形状缺陷对脆性材料动态断裂的影响效应,选用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)作为实验对象,落锤为加载源,将预制缺陷形状设定为唯一变量,同时保持缺陷在落锤加载方向的长度不变,使用新型数字激光动态焦散线实验系统,对PM M A试件进行冲击三点弯实验,同时对试件的破坏形态、时程特征、动态应力强度因子以及裂纹扩展速度进行分析.实验结果表明:除正方形缺陷(两应力集中点)试件外,其他缺陷形状试件均以I型断裂为主;一应力集中点缺陷试件最早发生破坏,两应力集中点缺陷试件次之,无应力集中点试件最晚发生破坏;一应力集中点对照组中,三角形缺陷试件发生破坏所需能量汇聚时间短于竖线型缺陷试件;试件起裂速度与能量汇聚时间呈正相关,起裂时间越早的试件起裂速度越小.由此得到结论:起裂端缺陷形状对板件的破坏形态及非缺陷周边的动态力学性能无明显影响,但会通过影响板件的起裂时动态强度因子来改变板件的起裂时间和峰值速度.

摘要： 采用动态焦散线实验方法,对冲击作用下不同厚度的三点弯曲梁进行了研究,分析了厚度对其动态断裂过程的影响.结果表明:不同厚度三点弯曲梁在动态冲击实验中,预制裂纹起裂时间和扩展时间受到试件厚度的影响.厚度越大,起裂越慢,扩展时间越长;试件起裂后,不同厚度下裂尖的扩展速度和动态应力强度因子值随时间的变化曲线均呈现先快速上升后波动下降的趋势;裂尖扩展速度和动态应力强度因子的峰值随着厚度的增大呈现先上升后下降的趋势;厚度影响了反射应力波对裂纹扩展的抑制作用.

摘要： 为研究装药量对爆生裂纹扩展行为的影响.采用透射式数字激光动态焦散线实验系统,分析了不同装药量的爆生裂纹扩展规律,并基于计盒维数的计算原理,编写MATLAB程序计算爆生裂纹的分形维数.结果 表明:①起爆后裂纹扩展分2阶段,I阶段(0 ～ 114.3 μs)为爆炸应力波与爆生气体对裂纹尖端的作用,在裂纹的起裂时刻扩展速度达到峰值,随即迅速降低;Ⅱ阶段(114.3 μs～裂纹止裂)在反射应力波对裂纹尖端的作用下,裂纹扩展速度继续提升;②裂纹扩展速度峰值、动态应力强度因子峰值、粉碎区面积、爆生裂纹分形维数与装药量正相关;③采用回归分析与线性拟合的方法,得到了裂纹扩展速度与裂纹扩展轨迹分形维数的线性关系,同一裂纹扩展速度的变化符合分形规律.

摘要： 为了研究冲击荷载作用下脆性材料中运动裂纹与静止裂纹的相互作用,选取动态载荷下断裂行为与岩石材料类似且本身光学特性较好的有机玻璃(PMMA)作为实验材料,试件尺寸为220 mm×50 mm×5 mm,采用激光切割制作长度5mm的预制裂纹和长度10mm的静止裂纹,预制裂纹位于试件的底部边缘中心,静止裂纹的中心位于试件水平轴线.将静止裂纹偏置距离作为单一变量,采用数字激光动态焦散实验系统对含不同缺陷的PMMA进行三点弯曲实验,并结合几何分形理论研究不同偏置距离下运动裂纹的分形规律.实验结果表明:存在预制裂纹与静止裂纹的临界偏置距离(6mm),该条件下裂纹轨迹对应的分形维数值最大,裂纹轨迹的规则程度最低,裂纹破坏形态最复杂.当预制裂纹与静止裂纹的偏置距离在0～6mm时,裂纹Ⅰ起裂后垂直向上扩展一段距离,与静止裂纹交汇,并停滞一段时间后发生二次起裂,直至贯穿试件,偏置距离和交汇点竖向坐标值呈近似线性函数关系.偏置距离的存在不会影响裂纹Ⅰ的起裂时间和应力强度因子,但会显著减小裂纹Ⅱ的动态应力强度因子,且停滞时长随偏置距离的增大而逐渐缩短.当偏置距离大于临界偏置距离时,运动裂纹不再与静止裂纹交汇而是呈拱状向试件上边缘扩展直至贯穿,裂纹的起偏时间、起偏位置也会出现明显的滞后现象.

摘要： 为研究Ⅰ型和Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹扩展问题,利用分离式霍普金森杆(SHPB)对含有预制裂纹的单侧开半圆孔(Unilateral Semicircular Hole,USH)PMMA试件进行冲击,得到了Ⅰ型裂纹和Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹,同时采用动态焦散线实验方法研究了裂纹扩展时程关系及裂纹扩展尖端动态应力强度因子的变化规律,利用ABAQUS软件对试验过程进行数值模拟,研究其扩展路径。结果表明:通过试验得到的Ⅰ型和Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹轨迹和数值模拟的结果基本相似,证明了利用数值方法模拟裂纹扩展轨迹的可行性;两种类型的裂纹在扩展过程中尖端均会出现停顿,最终都会朝着试件中轴线方向移动;使用单侧半开圆孔试件进行SHPB以及动态焦散试验可以有效研究Ⅰ型和Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹扩展过程,为后续研究裂纹扩展提供思路。

摘要： 为研究Ⅰ型和Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹扩展问题,利用分离式霍普金森杆(SHPB)对含有预制裂纹的单侧开半圆孔(Unilateral Semicircular Hole,USH)PMMA试件进行冲击,得到了Ⅰ型裂纹和Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹,同时采用动态焦散线实验方法研究了裂纹扩展时程关系及裂纹扩展尖端动态应力强度因子的变化规律,利用ABAQUS软件对试验过程进行数值模拟,研究其扩展路径.结果表明:通过试验得到的Ⅰ型和Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹轨迹和数值模拟的结果基本相似,证明了利用数值方法模拟裂纹扩展轨迹的可行性;两种类型的裂纹在扩展过程中尖端均会出现停顿,最终都会朝着试件中轴线方向移动;使用单侧半开圆孔试件进行SHPB以及动态焦散试验可以有效研究Ⅰ型和Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹扩展过程,为后续研究裂纹扩展提供思路.

摘要： 采用数字激光动态焦散线实验系统(DLDC),利用落锤冲击含预制裂纹(倾斜角度分别为0°、30°、45°)的缺陷介质,研究裂纹扩展的动态行为.结果表明:冲击荷载下,裂纹会于预制裂纹一端起裂,扩展至整个试件,且扩展路径指向重锤落点;主裂纹尖端的动态应力强度因子振荡增大又减小,然后增大至最大值时主裂纹起裂;翼裂纹起裂前,K1振荡变化,起裂后迅速增大后振荡减小;主裂纹起裂后,速度迅速减小;翼裂纹扩展速度先增大后振荡减小,与K1的变化趋势保持一致;含缺陷的冲击断裂试验中,主裂纹起裂时间较晚.

摘要： 应用动态焦散线测试系统,模拟含弱面岩体断裂控制爆破过程,进行了PMMA模型透射式动态焦散线试验,着重研究了闭合节理和闭合层理对切缝药包定向断裂控制爆破裂纹扩展规律的影响并分析了裂纹扩展的机制。试验结果表明,爆炸初始裂纹作用到闭合节理面时,没有穿透节理而是在节理两端产生了两条翼裂纹,翼裂纹最长达5.6cm,翼裂纹尖端应力强度因子呈由小变大再变小连续波动变化的趋势;爆生裂纹穿过层理面时,裂纹会沿层理面偏离一段距离产生次生裂纹并基本沿主裂纹方向继续扩展。次生裂纹最长只有1.8cm,其尖端动态应力强度因子也呈连续波动变化的趋势。研究结果为含弱面岩体的断裂控制爆破提供了理论依据。

摘要： 本发明提出基于射线简正波理论的深海完整声道下焦散线会聚区位置计算方法，本发明在深海完整声道情况下，利用射线简正波理论分析了典型的深海Munk声速剖面情况，计算得到会聚区内声线的水平距离与深度的关系，然后通过声线水平距离随声线出射初始角的关系，得出在某一深度声线水平距离的极小值即为焦散线的位置，最后通过声场计算软件进行仿真，然后将理论公式计算的结果与伪彩图进行对比，从结果证明了本发明所提出的位置计算方法有很好的效果。

摘要： 本发明提出基于抛物方程理论的深海完整声道下焦散线会聚区增益计算方法，本发明在深海完整声道情况下，利用抛物方程理论分析了典型的深海Munk声速剖面情况，得到了声压的表达式，根据声压的表达式计算出声强，并在中心频率三分之一倍频程的带宽内计算了能量平均的声强值，依此计算了能量平均的传播损失值，然后计算了下会聚区焦散线处的球面波扩展损失值，将能量平均的传播损失值与球面波扩展损失值进行了比较，从而求出了下焦散线会聚区处的增益值，从结果证明了本发明所提出的增益计算方法有很好的效果。

摘要： 本发明公开了一种动态断裂力学实验的电测‑焦散线实验系统及方法，包括激光光源(1)、扩束镜(2)、凸透镜A(3)、凸透镜B(4)、高速摄影机(5)、电脑(6)、实验加载台(7)、冲击头(8)、试件(9)、超动态应变仪(10)、数据采集仪(11)、桥盒、信号线、屏蔽线、应变片；该系统综合了两种实验方法的优点，能够测得运动裂纹的扩展速度、裂纹尖端区域应变量、动态应力强度因子、动态断裂韧度等各项力学参数，通过综合对比分析两种方法同时测得的数据，能够更加准确、科学、定量地研究运动裂纹的扩展机理；该系统既能对试件施加动态荷载，也能对试件施加准静态荷载，应用灵活广泛。

摘要： 本发明公开了一种焦散线、光弹和数字图像相关法(DIC)同步实验系统，包括白色光源1，滤波片2，可调的汇聚光光源32，第一凸透镜3，第二凸透镜4，第三凸透镜5，第一偏振片6，第二偏振片7，第一1/4波片8，第二1/4波片9，分光镜10，第一高速相机11，第二高速相机12，延迟控制器20，充电电容21，焦散斑计算模块17，光弹条纹测量模块18，数字散斑计算模块19；该系统综合了焦散线、光弹和DIC三者的优点，能够有效准确地得到裂纹尖端的动态应力强度因子、动态断裂韧度、裂纹的扩展速度、扩展加速度在内的力学参数，同时能够将试件整体的应力变化直观地展现出来，通过对比分析三种方法得到的实验数据，大大增加了数据的可信度；该实验系统运用灵活，可灵活改变喷斑位置、斑点大小和加载方式。

摘要： 本实用新型提供一种焦散线、光弹和数字图像相关法同步实验系统，包括白色光源1，滤波片2，可调的汇聚光光源32，第一凸透镜3，第二凸透镜4，第三凸透镜5，第一偏片6，第二偏振片7，第一1/4波片8，第二1/4波片9，分光镜10，第一高速相机11，第二高速相机12，落锤13，锤头14，试件台15，试件16，延迟控制器20，充电电容21，第一电脑17，第二电脑18，第三电脑19，第一信号线22，第二信号线23，第三信号线24，第四信号线25，第五信号线26，第一充电线27，第二充电线28，第六信号线29，第七信号线30，第八信号线31。该系统综合了焦散线、光弹和数字图像相关法三者的优点，通过对比分析得到的实验数据，大大增加了数据的可信度。

摘要： 本发明公开了一种数字激光动态焦散线实验方法和系统，包括激光器、扩束镜、场镜组合、加载装置、同步控制开关、数码高速摄影机和电脑。激光器发出持续的线光束，经扩束镜转换后成为面光束，又经场镜组合变换成平行光束入射到试件表面，最后经汇聚传送到数码高速摄影机的镜头中。随着加载装置的启动，同步控制数码高速摄影机开启，完成试件上裂纹扩展过程的动态记录，即数码动态焦散线记录。该系统可以对冲击、爆破等动态断裂实验过程进行光测力学分析，且光路系统简单、操作方便，不仅实验成本低、周期短，而且可以对整个断裂过程进行连续观测，提高了实验的精确度。

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。

摘要： 本发明公开了一种数字激光动态焦散线实验方法和系统，包括激光器、扩束镜、场镜组合、加载装置、同步控制开关、数码高速摄影机和电脑。激光器发出持续的线光束，经扩束镜转换后成为面光束，又经场镜组合变换成平行光束入射到试件表面，最后经汇聚传送到数码高速摄影机的镜头中。随着加载装置的启动，同步控制数码高速摄影机开启，完成试件上裂纹扩展过程的动态记录，即数码动态焦散线记录。该系统可以对冲击、爆破等动态断裂实验过程进行光测力学分析，且光路系统简单、操作方便，不仅实验成本低、周期短，而且可以对整个断裂过程进行连续观测，提高了实验的精确度。

摘要： 本实用新型公开了一种数字激光动态焦散线实验系统，包括激光器、扩束器、场镜组合、加载装置、同步控制开关、数码高速摄影机和电脑。激光器发出持续的线光束，经扩束器转换后成为面光束，又经场镜组合变换成平行光束入射到试件表面，最后经汇聚传送到数码高速摄影机的镜头中。随着加载装置的启动，同步控制数码高速摄影机开启，完成试件上裂纹扩展过程的动态记录，即数码动态焦散线记录。该系统可以对冲击、爆破等动态断裂实验过程进行光测力学分析，且光路系统简单、操作方便，不仅实验成本低、周期短，而且可以对整个断裂过程进行连续观测，提高了实验的精确度。

摘要： 本实用新型公开了一种电测‑焦散线‑数字散斑相关法同步实验系统，包括第一闪光灯光源(1)，第二闪光灯光源(2)，电容充电器(3)，第一超高速摄影仪(4)，第二超高速摄影仪(5)，数据处理中心(6)，焦散斑计算模块(7)，冲击头(8)，落锤(9)，实验加载台(10)，超动态应变仪(11)，数据采集仪(12)，分光镜(13)，滤波片(14)，试件(15)，桥盒,信号线,应变片；该系统综合了应变片电测法、动态焦散线法、数字散斑相关法的优点，能够测得运动裂纹的扩展速度、裂纹尖端区域应变量、动态应力强度因子、动态断裂韧度等各项力学参数，通过综合对比分析三种方法测得的数据，能够更加准确、科学、定量地研究运动裂纹的扩展机理。