本發明屬于沖擊波壓力測試領域，主要涉及一種爆炸場沖擊波壓力測量方法，尤其涉及一種用于測量可移動目標沖擊波壓力峰值及平均峰值載荷的效應靶結構及測試方法。
背景技術：
：爆炸沖擊波超壓是衡量爆炸威力的重要參量，也是造成目標毀傷的重要因素，對超壓的測量可采用等效壓力罐法、等效靶板法、生物試驗法、電測法等。目前國內外普遍采用電測法，其優點是精確性高，能夠反映整個變化過程，便于信號存儲記錄，缺點是容易受到干擾，高溫、高沖擊和電磁環境等因素作用于電測系統，會產生較強的寄生效應，需要對其進行動態補償或修正,而且電測法布線繁雜，成本較高，在大型爆炸場中多測點布設較為困難，尤其對于一些復雜環境如溝壑、丘陵地帶幾乎無法開展。在研究爆炸沖擊波對車輛、集裝箱類似目標的毀傷作用時，通常想獲得這些典型目標表面的沖擊波壓力平均載荷。而由于壓力傳感器感壓面面積相對于目標尺寸很小，測得的壓力僅為該點處的壓力載荷，從而需要布置較多通道壓力傳感器才能測得靶標平面的均布壓力載荷；另外，在沖擊波的作用下，這些靶標會發生大變形并會被沖擊波撞飛幾米甚至幾十米，若使用電測法測量沖擊波壓力載荷，傳感器的傳輸線根本沒有辦法保證完好，傳感器也很有可能會被破壞難以使用。在這種測壓工況下，電測法基本上是不可行的，不僅可靠性無法保證、工作量大，而且成本很高。鑒于電測法的缺點，可采用效應靶測試法作為獲取沖擊波參數的另一種途徑。它一般采用不同厚度的矩形或圓形金屬薄膜，根據爆炸載荷作用后薄膜的塑性變形來評價爆炸威力，尤其是采用一些輕質材料(如鋁合金等)時，其在不同強度爆炸載荷作用下的變形差異明顯，且結果的重復性較好，可作為一種裝配簡單、成本低廉的測試手段，避免現有電測系統丟失數據的風險。現有的效應靶直徑較大，只有單膜測量壓力，精度較差，且沒有那么大的校準裝置校準其變形與沖擊波載荷的關系；另外大直徑效應靶重量較大，安裝不方便；根據毀傷準則，大直徑效應靶諧振頻率較低，毀傷準則為P-I準則，不能單單采用P準則或I準則，否則會產生較大的誤差。鑒于以上常規效應靶的缺點，該效應靶無法用于測量可移動靶標沖擊波壓力及平均載荷。對于爆炸沖擊波作用下可移動目標表面沖擊波載荷的獲取，小直徑膜片效應靶無疑是有較大的優勢。一方面，由于膜片直徑較小，厚度小，諧振頻率較高，可用P準則(峰值壓力準則)作為其變形判據；另外，由于直徑小，可根據P準則在激波管中對膜片變形與沖擊波壓力的關系進行標定；可設計多壓力膜片效應靶測量較小范圍內靶標上測點的沖擊波平均載荷，具有較高的精度；小效應靶運輸及安裝方便，成本較低，可在靶標測壓表面多個位置安裝。綜上分析，一種小效應靶結構能用于測量爆炸場可移動靶標沖擊波壓力及平均載荷。技術實現要素：本發明要解決的技術問題是，設計一種效應靶結構及使用該效應靶的測試方法，該效應靶結構及測試方法可用于測量可移動靶標測點區域內的沖擊波峰值壓力及平均峰值載荷。為了解決上述技術問題，本發明采取如下技術方案：1.一種用于測量爆炸場沖擊波壓力的效應靶結構,包括壓力響應膜片安裝基座，中間體，壓力響應膜片，蓋板，壓力響應膜片密封凹槽，壓力響應膜片引壓孔，螺栓安裝孔，壓緊螺栓，緊固用連接孔，其特征在于：所述壓力響應膜片安裝基座，用已成型方鋼剪切而成；壓力響應膜片安裝基座側面前后端底部均有一個緊固用連接孔，共4個，該緊固用連接孔直徑為5mm；所述中間體，材質為碳素鋼，長方形薄板結構，長寬尺寸與壓力響應膜片安裝基座上表面相等，薄板上均勻分布6個壓力響應膜片密封凹槽，壓力響應膜片密封凹槽為通孔，每個壓力響應膜片密封凹槽周圍都等分均布6個螺栓安裝孔，相鄰壓力響應膜片密封凹槽共用2個螺栓安裝孔；中間體貼合于壓力響應膜片安裝基座上端面，中間體通過焊接與壓力響應膜片安裝基座連接；所述壓力響應膜片，材質為軟鋁，長方形膜片，長寬略大于壓力響應膜片安裝基座，貼合于中間體上端面，表面平齊無褶皺，壓力響應膜片上在中間體上的螺栓安裝孔對應位置留有通孔，孔徑與螺栓安裝孔相等；所述蓋板，材質為碳素鋼，長方形薄板結構，長寬與壓力響應膜片安裝基座上表面相等，蓋板上均勻分布6個壓力響應膜片引壓孔，壓力響應膜片引壓孔是外倒角60度的通孔，壓力響應膜片引壓孔底部半徑即壓力響應膜片的工作直徑，每個壓力響應膜片引壓孔周圍等分均布6個螺栓安裝孔，相鄰壓力響應膜片引壓孔共用2個螺栓安裝孔；蓋板貼合在壓力響應膜片上表面并與中間體前后左右對齊；所述壓力響應膜片安裝基座與中間體通過焊接連接,中間體、壓力響應膜片、蓋板通過螺栓安裝孔和壓緊螺栓連接后組成所述一種可用于測量移動目標沖擊波壓力及其尺度效應的效應靶結構。優選的，所述一種可用于測量移動目標沖擊波壓力及其尺度效應的效應靶結構，其特征在于，所述壓力響應膜片安裝基座上表面長500mm，寬126mm；優選的，所述一種可用于測量移動目標沖擊波壓力及其尺度效應的效應靶結構，其特征在于，所述壓力響應膜片厚度為0.2mm，工作直徑30mm，可測量的沖擊波反射壓范圍為0.09-1.5MPa；優選的，所述一種可用于測量移動目標沖擊波壓力及其尺度效應的效應靶結構，其特征在于，所述中間體厚度不小于15mm。2.一種使用所述效應靶結構的用于測量可移動靶標測點區域的沖擊波壓力的方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一：效應靶結構安裝將效應靶結構安裝在靶標沖擊波壓力待測位置，若為磁性金屬靶標，可用強磁鐵將效應靶貼合在待測位置，通過強磁鐵固定效應靶，效應靶拆裝簡便快捷且非常牢固；若為非磁性靶標，可用四根緊固鋼絲穿過緊固用連接孔將效應靶與待測靶標連接；效應靶安裝后應保證效應靶底座與待測平面平齊；若要測量地表沖擊波壓力，將效應靶結構置于地表，效應靶上表面與地表平齊；安裝一定要確保效應靶能夠牢固地貼合在測點位置，避免因沖擊波強度太高而飛出的情況，對于炸藥大藥量的情況，磁性靶標可同時采用強磁鐵和緊固鋼絲連接以確保可靠連接。步驟二：效應靶數據讀取沖擊波作用在效應靶前，用深度尺測量壓力響應膜片距離蓋板的6個深度值記為Hi(i＝1，2，3，4，5，6)；沖擊波作用在效應靶后，用深度尺測量效應靶上壓力響應膜片距離蓋板的6個深度值H′i(i＝1，2，3，4，5，6)；則壓力響應膜片的6個變形值為Δyi(mm)＝H′i-Hi(i＝1，2，3，4，5，6)步驟三：沖擊波入射角計算以爆心為坐標零點，可建立xyz右手坐標系。根據位置關系計算爆心距離效應靶上表面中心的直線距離為L0，爆心距離效應靶上表面所在平面的垂直距離為L1，則效應靶上表面所在平面的沖擊波入射角約為步驟四：測點區域沖擊波峰值壓力載荷及平均峰值載荷計算在激波管中校準了厚度0.2mm工作直徑30mm壓力響應膜片的變形與反射壓峰值的關系如下，從而可將該6個變形值Δyi(mm)轉換為峰值壓力載荷Δpfi(MPa)；Δpfi＝0.177Δyi-0.1977(i＝1，2，3，4，5，6)可根據壓力載荷Δpfi(i＝1，2，3，4，5，6)計算出測點位置所受到的平均峰值壓力載荷步驟五：測點區域沖擊波入射壓計算根據沖擊波斜入射時入射壓與反射壓的關系也可計算出斜入射壓Δpri其中p0為大氣壓。本發明的有益效果體現在以下幾個方面：一.本發明所述結構與方法，可方便測量爆炸場測點500mm×126mm區域6個點的沖擊波壓力峰值載荷和區域內平均載荷；二.本發明所述結構與方法，可用于測量在爆炸場沖擊波作用下可移動靶標目標位置500mm×126mm大小區域的沖擊波載荷。附圖說明圖1是本發明效應靶結構的示意圖；圖中標號為：1-壓力響應膜片安裝基座，2-中間體，3-壓力響應膜片，4-蓋板，5-壓力響應膜片密封凹槽，6-壓力響應膜片引壓孔，7-螺栓安裝孔，8-壓緊螺栓，9-緊固用連接孔；圖2是實施例1的試驗示意圖；圖3是實施例2的試驗示意圖。具體實施方式下面結合附圖及優選實施例對本發明作進一步的詳述。遵從上述技術方案，如圖1所示，本發明的第一優選實施方案為：壓力響應膜片安裝基座長500mm，寬126mm，高53mm，邊緣厚度均為5mm，安裝基座側面緊固用連接孔直徑5mm；中間體厚15mm，壓力響應膜片密封凹槽直徑30mm，螺栓安裝孔螺紋大徑為8mm；將中間體置于壓力響應膜片安裝基座上表面并對齊，通過焊接將中間體與安裝基座連接。壓力響應膜片長520mm寬150mm厚0.2mm，蓋板厚度為5mm，壓力響應膜片貼合在中間體上表面，蓋板貼合在壓力響應膜片表面，并與中間體前后左右對齊，通過螺栓與螺栓安裝孔將蓋板、壓力響應膜片、中間體連接。使用所述效應靶結構測量可移動目標沖擊波壓力峰值，包括如下步驟：步驟一：效應靶結構安裝將效應靶結構安裝在靶標沖擊波壓力待測位置，若為磁性金屬靶標，用強磁鐵將效應靶貼合在待測位置；若為非磁性靶標，用緊固鋼絲穿過緊固用連接孔與靶標連接；效應靶安裝后應保證效應靶底座與待測平面平齊；若要測量地表沖擊波壓力，將效應靶結構置于地表，效應靶上表面與地表平齊；步驟二：效應靶數據讀取沖擊波作用在效應靶前，用深度尺測量壓力響應膜片距離蓋板的6個深度值記為Hi(i＝1，2，3，4，5，6)；沖擊波作用在效應靶后，用深度尺測量效應靶上壓力響應膜片距離蓋板的6個深度值H′i(i＝1，2，3，4，5，6)；則壓力響應膜片的6個變形值為Δyi(mm)＝H′i-Hi(i＝1，2，3，4，5，6)步驟三：沖擊波入射角計算以爆心為坐標零點，可建立xyz右手坐標系。根據位置關系計算爆心距離效應靶上表面中心的直線距離為L0，爆心距離效應靶上表面所在平面的垂直距離為L1，則效應靶上表面所在平面的沖擊波入射角約為步驟四：測點區域沖擊波峰值壓力載荷及平均峰值載荷計算在激波管中校準了厚度0.2mm工作直徑30mm壓力響應膜片的變形與反射壓的關系如下，從而可將該6個變形值Δyi(mm)轉換為壓力載荷Δpfi(MPa)；Δpfi＝0.177Δyi-0.1977可根據壓力載荷Δpfi(i＝1，2，3，4，5，6，)計算出測點位置所受到的平均峰值壓力載荷步驟五：測點區域沖擊波入射壓計算根據沖擊波斜入射時入射壓與反射壓的關系也可計算出斜入射壓Δpri其中p0為大氣壓。實施例1在5kg球形TNT炸藥的靜爆試驗中，將炸藥貼合于地表，通過上述效應靶結構測量爆炸沖擊波在效應靶位置的沖擊波壓力。包括如下步驟：步驟一：效應靶結構安裝如圖2所示效應靶中心位置距離炸藥中心3.46m，在效應靶所在地表挖出凹坑，將效應靶置于凹坑內，調整位置使其上表面與地表平齊；步驟二：效應靶數據讀取沖擊波作用在效應靶前，用深度尺測量壓力響應膜片距離蓋板的6個深度值記為Hi(i＝1，2，3，4，5，6)；沖擊波作用在效應靶后，用深度尺測量效應靶上壓力響應膜片距離蓋板的6個深度值H′i(i＝1，2，3，4，5，6)；則壓力響應膜片的6個變形值為Δyi(mm)＝H′i-Hi(i＝1，2，3，4，5，6)編號123456Hi/mm5.014.984.995.015.035.02H′i/mm8.568.398.348.137.947.82Δyi/mm3.553.413.353.122.912.80步驟三：沖擊波入射角計算以爆心為坐標零點，可建立xyz右手坐標系。根據位置關系計算爆心距離效應靶上表面中心的直線距離為L0＝3.46m，爆心距離效應靶上表面所在平面的垂直距離為L1＝0m，則效應靶上表面所在平面的沖擊波入射角約為步驟四：測點區域沖擊波峰值壓力載荷及平均峰值載荷計算已經在效應靶中校準的該壓力響應膜片的變形與反射壓的關系如下，進一步可將該6個變形值Δyi轉換為壓力載荷Δpfi：Δpfi＝0.177Δyi-0.1977編號123456Δyi/mm3.553.413.353.122.912.80Δpfi/MPa0.430.410.390.350.320.30測量及計算結果如上表，根據壓力載荷Δpfi(i＝1，2，3，4，5，6)計算出測點位置所受到的平均壓力載荷步驟五：測點區域沖擊波入射壓計算根據沖擊波斜入射時入射壓與反射壓的關系也可計算出斜入射壓Δpri其中p0為大氣壓。計算結果如下表：編號123456Δpri/MPa0.430.410.390.350.320.30實施例2為了獲取某炸藥裝藥對集裝箱目標的毀傷作用，通過上述效應靶測量集裝箱迎風面的沖擊波載荷如圖3所示。炸藥為100Kg柱形TNT裝藥，炸藥炸高為2m，集裝箱中心位置距離炸藥中心15m，集裝箱迎風面與炸藥和集裝箱中心連線垂直，集裝箱長寬高約6.0m×2.6m×2.4m。主要包括如下步驟：步驟一：效應靶結構安裝如圖3所示，效應靶通過強磁鐵與集裝箱連接，上表面與集裝箱迎風面平行，將效應靶橫向放置。兩個效應靶安裝高度均為1.2m，1#效應靶中心距離集裝箱頭部垂直距離為1m，2#效應靶中心距離集裝箱尾部距離為1m。步驟二：效應靶數據讀取沖擊波作用在效應靶前，用深度尺分別測量1#和2#效應靶上壓力響應膜片距離蓋板的6個深度值記為Hi(i＝1，2，3，4，5，6)；沖擊波作用在效應靶后，用深度尺測量效應靶上壓力響應膜片距離蓋板的6個深度值H′i(i＝1，2，3，4，5，6)；則壓力響應膜片的6個變形值為Δyi(mm)＝H′i-Hi(i＝1，2，3，4，5，6)步驟三：沖擊波入射角計算以爆心為坐標零點，可建立xyz右手坐標系。根據位置關系，兩個效應靶在集裝箱迎風面對稱安裝，從而可計算爆心距離效應靶上表面中心的直線距離約為爆心距離效應靶上表面所在平面的垂直距離約為則效應靶上表面所在平面的沖擊波入射角約為步驟四：測點區域沖擊波峰值壓力載荷及平均峰值載荷計算已經在效應靶中校準的該壓力響應膜片的變形與反射壓的關系如下，進一步可將該6個變形值Δyi轉換為壓力載荷Δpfi：Δpfi＝0.177Δyi-0.1977可根據壓力載荷Δpfi(i＝1，2，3，4，5，6)計算出測點位置所受到的平均壓力載荷步驟五：測點區域沖擊波入射壓計算根據沖擊波斜入射時入射壓與反射壓的關系也可計算出斜入射壓Δpri其中p0為大氣壓。計算結果如下表：當前第1頁1 2 3