本发明属于动态加载实验技术领域，具体涉及一种基于热点效应的平面起爆加载实验装置。
背景技术：
分离式霍布金森杆(shpb)和轻气炮是目前较为常用的两种动加载实验手段，已被广泛应用到金属、岩石和复合材料等的动态力学特性研究之中。在对混凝土和钢筋混凝土的动态力学性能实验研究中，发现现有的shpb和轻气炮所能加载的试件的尺寸太小，无法实现对真实混凝土和钢筋混凝土等大尺寸试件的动态加载。如果做缩比模型实验，却又很难满足等比例缩小和材料相同的条件，所得实验数据真实性必然受到一定影响。要想解决此类问题，根本方法是发展大尺寸的实验加载手段，直接对真实混凝土等大尺寸试件进行加载，这样所得实验数据才更真实可靠。
化爆加载技术是很早就发展起来的一种加载手段，平面波发生器是化爆加载技术中的一个重要部件，其根据光波传播中的惠更斯原理设计，用调整高、低爆速炸药的方法，最终把点起爆的球面爆轰波改造成平面爆轰波，满足动加载需要。国内外研制了各种各样的平面波发生器，中国工程物理研究院的工作具有代表性，但平面波发生器的加工难度大，制作成本较高，不易应用于混凝土和钢筋混凝土材料的动态力学性能研究之中。
实验作为研究材料力学特性的最基本手段，其配套技术和设备的发展成为材料动态力学性能研究的决定性因素之一。为实现对大尺寸混凝土或钢筋混凝土试件的动态加载，需要进行大尺寸加载技术研究。
如果选取炸药作为驱动力，一种方法是在保证飞片平面度的前提下，先利用炸药爆炸驱动大尺寸的金属飞片，再用高速飞片对真实混凝土试件进行动态加载，完成与轻气炮相同的加载效果。北京理工大学的宁建国、栾广博和张柱等利用炸药多级起爆驱动锥形金属飞片，进行了大尺寸加载实验的初步研究工作，加载方式与本专利完全不同。
另一种方法就是利用炸药直接对大尺寸材料试件进行加载，但一般情况下只能在材料内部产生三角形的冲击波，实验数据很难测定，结果比较离散。n.gebbeken、s.greulich和a.pietzsch在点起爆的方式下实现了对真实混凝土的三角形冲击波加载，得到了不同深度处的时间-压力曲线。
技术实现要素：
本发明基于炸药的热点效应，通过冲击作用和多个热点同时起爆相结合，实现近似平面起爆，将炸药爆炸产生的平面波直接加载到混凝土材料试件本身，实现与轻气炮相同的一维应变方波加载，压力大、应变率高，所能加载的混凝土材料试件尺寸大大增加，原适用于一维应变情况下的数据采集系统和数据处理分析方法将继续适用。
本发明为解决上述技术问题而采取的技术方案是：
一种基于热点效应的平面起爆加载实验装置，包括壳体、底座、及顶盖，其特点是：所述壳体与底座及顶盖均密封连接，在底座上放置试件，在试件的上部放置有针板，所述针板上设置有排针；在针板的上方设置有炸药装置，所述炸药装置被设置于壳体上的遥控保险锁锁定，使其不落下，当遥控保险锁打开时，所述炸药装置可自由下落；在壳体的中部设置有手动保险锁；在顶盖上设置有用于抽真空的抽气口；在试件中设置有若干测试点及测试用传感装置，所述测试用传感装置通过测试线与壳体外部的测试装置连接。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明基于炸药的热点效应，结构简单，操作方便，炸药本身又比较便宜，相比轻气炮加载和平面波发生器加载，成本大大减少。具体优点如下：
(1)选取炸药作为驱动力，基于炸药的热点效应，利用冲击作用和多个热点同时起爆方式，实现近似平面起爆，在材料试件内部形成一维应变方波加载。
(2)本专利涉及的实验装置所能加载的混凝土材料试件的尺寸没有限制，可突破传统shpb和轻气炮加载实验手段对材料试件尺寸的制约，用于混凝土材料等尺寸效应的实验研究。
(3)炸药直接作用于材料试件，在材料内部形成的压力更大、应变率更高。
(4)整套装置结构简单，操作方便，成本较低，可用于不同材料的试验研究。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中：1—炸药装置；2—遥控保险锁；3—手动保险锁；4—针板；4-1—排针；5—试件；6—底座；7—测试装置；8—测试线；9—壳体；10—顶盖；11—抽气口。
具体实施方式
如图1所示，一种基于热点效应的平面起爆加载实验装置，包括壳体9、底座6、及顶盖10，其特点是：所述壳体9与底座6及顶盖10均密封连接，在底座6上放置试件5，在试件5的上部放置有针板4，所述针板4上设置有排针4-1；在针板4的上方设置有炸药装置1，所述炸药装置1被设置于壳体9上的遥控保险锁2锁定，使其不落下，当遥控保险锁2打开时，所述炸药装置1可自由下落；在壳体9的中部设置有手动保险锁3；在顶盖10上设置有用于抽真空的抽气口11；在试件5中设置有若干测试点及测试用传感装置，所述测试用传感装置通过测试线8与壳体外部的测试装置7连接。
原理及工作过程：
本发明使用时，首先将底座6安放在操作场地，再将试件5置于底座6上；通过遥控保险锁2将炸药装置1安放在壳体9的上部，最后将壳体9盖合于底座6上，并密封；
将试件5上的传感器线与测试线8连接，并将导线穿过壳体部位密封；
将顶盖10扣合在壳体9的上部，并密封，通过抽气口11将壳体9内抽真空；
测试开始前，先将手动保险锁3打开，操作人员撤离至安全区域，打开遥控保险锁2，由于壳体9内为真空，此时，炸药装置1自由落下，当炸药装置1的下表面与排针4-1接触的瞬间，基于热点效应，炸药装置1引爆，利用冲击作用和多个热点同时起爆方式，实现近似平面起爆，在材料试件内部形成一维应变方波加载。测试装置7将各传感器的数据记录并显示出来。