技术特征：
1.一种分离式化爆模拟实验装置，包括载波单元、加载单元和测量单元，其特征在于：所述载波单元包括基体底座(1)和基体顶盖(2)；所述基体底座(1)上端与基体顶盖(2)下端固定连接；所述基体顶盖(2)中心沿高度方向开设有贯通基体顶盖(2)的第一通孔；所述基体底座(1)上端设置有与第一通孔相适配的第二盲孔，第二盲孔与第一通孔连接形成空腔；所述加载单元包括起爆装置(4)、连接在起爆装置(4)下端的炸药球(5)、爆室(6)、回填填料(3)和填封材料(7)；所述爆室(6)放置在空腔底部；所述爆室(6)沿高度方向开设第三盲孔，且第三盲孔的底面为半球面结构；所述填封材料(7)位于第三盲孔内且其下端面为半球面结构，所述填封材料(7)的半球面结构与第三盲孔的半球面结构形成一个封闭的球体；所述起爆装置(4)位于空腔内且上端延伸至基体顶盖(2)上方，所述炸药球(5)位于球体中心且低于基体底座(1)的上端平面；所述填封材料(7)用于填充第三盲孔并固定起爆装置(4)和炸药球(5)的位置；所述回填填料(3)位于空腔内，用于填充空腔并固定爆室(6)、起爆装置(4)的位置；所述测量单元包括套装在基体底座(1)的磁场发生装置(10)、嵌入基体底座(1)上端面的多个传感器以及数据采集设备(11)；多个传感器的输出端均与数据采集设备(11)电连接；所述多个传感器和炸药球(5)处于同一水平面。2.根据权利要求1所述的一种分离式化爆模拟实验装置，其特征在于：所述传感器包括环形粒子速度计(9)；所述基体底座(1)上端沿径向等间距设置多个同心的环槽，每个环槽沿径向对应设置一个输出槽，输出槽的延伸线水平指向爆心，且多个输出槽错位设置；所述环形粒子速度计(9)设置在环槽内，并通过输出槽将输出导线引出，且环形粒子速度计(9)与炸药球(5)处于同一水平面；所述环槽和输出槽分别使用填缝料填充至与基体底座(1)上端面齐平。3.根据权利要求2所述的一种分离式化爆模拟实验装置，其特征在于：所述传感器还包括多个应力传感器(8)；所述基体底座(1)上端沿径向依次设置多个等间距的凹槽，相邻两个凹槽沿圆周方向的夹角相同；每个凹槽沿径向对应设置第二输出槽；所述应力传感器(8)设置在凹槽内，且通过第二输出槽将输出导线引出；所述应力传感器(8)通过导线将测量信号传输至数据采集设备(11)；所述应力传感器(8)、环形粒子速度计(9)与炸药球(5)处于同一水平面；所述凹槽与环槽沿径向错位设置；所述第二输出槽深度浅于环槽，使应力传感器(8)和环形粒子速度计(9)的安装和信号测量不受影响；所述凹槽和第二输出槽分别使用填缝料填充至与基体底座(1)上端面齐平。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种分离式化爆模拟实验装置，其特征在于：所述球体尺寸可通过调节填封材料(7)和爆室(6)的第三盲孔尺寸进行调节。5.根据权利要求4所述的一种分离式化爆模拟实验装置，其特征在于：所述起爆装置(4)为导爆索。6.根据权利要求5所述的一种分离式化爆模拟实验装置，其特征在于：所述应力传感器(8)为薄膜式应力传感器，在安装时通过预制方形包体结构(12)将其定型；所述凹槽为方形槽。7.根据权利要求6所述的一种分离式化爆模拟实验装置，其特征在于：所述基体底座(1)与基体顶盖(2)通过粘接剂固定连接。8.根据权利要求7所述的一种分离式化爆模拟实验装置，其特征在于：所述粘接剂、回填填料(3)、填封材料(7)、填缝料选择与基体底座(1)和基体顶盖(2)的波阻抗相近且粘结性好的材料。9.一种分离式化爆模拟实验装置的实施方法，基于权利要求1-8所述的实验装置，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1)载波单元安装及可靠性检测；步骤s1.1)使用待研究材料为基体材料制作载波单元，在基体底座(1)与基体顶盖(2)上加工传感器和加载单元对应的安装结构；步骤s1.2)根据基体底座(1)上对应安装结构尺寸加工传感器的包体结构并封装好；步骤s1.3)将装配好的传感器安装至基体底座(1)中，并保证传感器均在同一水平面，随后使用填封料密封安装间隙，并使用粘接剂将基体底座(1)与基体顶盖(2)固结；步骤s1.4)测量并记录载波单元中基体底座(1)与基体顶盖(2)中爆室(6)对应安装结构的尺寸；将传感器与数据采集设备(11)电连接；给测量单元通电，使用数据采集设备(11)对传感器进行调试，确保测量正常后关闭电源；步骤s2)加载单元的设计及加工；步骤s2.1)根据步骤s1.4)中测量数据，确定爆室(6)的尺寸，保证爆室(6)外径尺寸小于载波单元中安装结构孔径，确定爆室(6)上第三盲孔和爆室(6)内部半球形空腔的球心位置，使得爆室(6)球心低于传感器所在水平面；步骤s2.2)根据设计方案加工相应结构；步骤s3)加载单元的安装；步骤s3.1)将炸药球(5)固定在起爆装置(4)的下端，再通过模具加入一部分填封材料(7)使起爆装置(4)下端的炸药球(5)上方形成与爆室(6)底端相适配的半球结构；步骤s3.2)随后将带半球结构的炸药球(5)和起爆装置(4)安装在爆室(6)中，两个半球结构形成一个封闭球体且炸药球(5)处于球体中心；将剩余部分填封材料(7)填充至爆室(6)的第三盲孔，保证无空隙且炸药球(5)和起爆装置(4)的位置固定不变；步骤s3.3)在基体底座(1)与基体顶盖(2)中间用于爆室安装(6)的安装结构底部及周围外壁加入适量回填填料(3)；随后装入爆室(6)，通过按压和横向调节，保证爆室(6)中球体中心位于装置中心轴线上，且炸药球(5)、传感器在同一水平面；步骤s3.4)待爆室(6)完全固定后，再使用回填填料(3)填封空腔剩余空间，获得实验装置；
步骤s4)实验实施；待步骤s3.4)中回填填料(3)完全固化后，将实验装置放置在磁场发生装置(10)中，并再次给测量单元通电；实验时，通过起爆装置(4)起爆炸药球(5)，即可在载波单元中激发出球面波，球面波在待研究介质中的波形及其演化规律可由传感器测得，并由数据采集设备(11)记录保存；步骤s5)实验装置清理；实验结束后，检查传感器是否正常，若是，则断开与数据采集设备(11)的连接，并将实验装置从磁场发生装置(10)中取出，去除加载单元；步骤s6)实验装置重复利用；将步骤s5)清理去除加载单元后的实验装置重复步骤s2)至步骤s5)，进行后续实验工作，直至所有实验完成。
技术总结
本发明涉及一种用于固体介质中爆炸力学测试装置，具体涉及一种分离式化爆模拟实验装置及其实施方法。解决了整体式化爆模拟实验装置无法进行重复使用、实验准备周期较长且成本高昂，以及同次实验更换试样材料后，无法保证重复性验证的均匀性和一致性的技术问题。本发明装置包括载波单元、加载单元和测量单元；加载单元设置在载波单元空腔内，且为分体式结构，能通过更换加载单元实现装置的重复使用，降低实验成本。同时，本发明制作工艺简单，容易操作且具有一定普适性，适用于任何可切削加工介质的化爆模拟实验。本发明还提供了利用本发明装置进行重复实验的实施方法，通过安装不同的加载单元可对不同强度球面波波形及其演化进行测量记录。进行测量记录。进行测量记录。
技术研发人员：李凯凯 卢强 张向荣 丁洋 李耀龙 李鹏毅 刘赟哲 李翱
受保护的技术使用者：西北核技术研究所
技术研发日：2022.03.29
技术公布日：2022/8/5