沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置及軟回收方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置，涉及沖擊動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域，沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置包括回收艙、封蓋和緩沖材料層，所述回收艙的一端為樣品固定端，所述回收艙的另一端為回收端，所述封蓋與所述回收端可拆卸連接，用于封閉所述回收端，所述緩沖材料層貼合所述封蓋設(shè)置，所述緩沖材料層包括多層緩沖層，所述多層緩沖層并排貼合設(shè)置，所述多層緩沖層的波阻抗沿所述樣品固定端指向所述回收端的方向遞增。本發(fā)明還提供了一種軟回收方法。本發(fā)明能夠拓寬軟回收的樣品靶的碰撞速度范圍，避免樣品二次損傷，軟回收效果好，而且在回收高速的樣品靶的時(shí)候，所需要的緩沖材料層體積小，重量輕，便于安裝和實(shí)施。
【專利說明】
沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置及軟回收方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及沖擊動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝 置及軟回收方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 沖擊動(dòng)力學(xué)是一門以力學(xué)、材料學(xué)、物理學(xué)為基礎(chǔ)的力學(xué)分支學(xué)科，以沖擊載荷作 用下材料的動(dòng)力學(xué)行為和結(jié)構(gòu)特性為主要研究對(duì)象，包括材料構(gòu)件在動(dòng)載荷下的運(yùn)動(dòng)、變 形、破壞和失效現(xiàn)象。主要應(yīng)用領(lǐng)域有:爆破工程、鉆井開礦、機(jī)械加工、水下爆炸切割等。
[0003] 材料的沖擊動(dòng)力學(xué)特性研究是材料設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)性能及裝備安全性評(píng)估的重要基 礎(chǔ)，具有廣泛的工程需求背景和重要的科學(xué)價(jià)值。一維應(yīng)變條件下的沖擊動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)是研 究沖擊波加載下材料結(jié)構(gòu)一性能關(guān)聯(lián)的重要方法之一。在現(xiàn)有技術(shù)中，一維應(yīng)變條件下的 層裂實(shí)驗(yàn)，可采用一級(jí)輕氣炮、二級(jí)輕氣炮、電炮、激光等驅(qū)動(dòng)飛片撞擊樣品，碰撞速度范圍 從幾十米每秒至10km/ S以上。驅(qū)動(dòng)飛片與樣品碰撞，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)層裂損傷演化過程的研究。 在實(shí)驗(yàn)中，普遍采用激光速度干涉儀(VISAR)對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品的自由面粒子速度歷史或界面速 度剖面進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，結(jié)合對(duì)樣品進(jìn)行軟回收，并借助光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡等 儀器對(duì)樣品的微結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行表征分析。在上述診斷技術(shù)中，自由面速度剖面診斷和軟回 收樣品表征相結(jié)合是當(dāng)前動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)研究中最重要的手段。其中，軟回收的樣品的微結(jié)構(gòu)表 征可以獲取關(guān)于微結(jié)構(gòu)演化的直觀信息。因此，在保證自由面速度剖面可測(cè)量的前提下，如 何提高沖擊樣品的軟回收能力就顯得非常重要。
[0004]人們?cè)谠缙跊_擊波實(shí)驗(yàn)中普遍采用"動(dòng)量陷阱"原理的樣品軟回收技術(shù)。首先，在 受沖擊樣品后表面緊貼一層同種材料的"動(dòng)量陷阱"片，其厚度要足夠大，根據(jù)沖擊波理論， 樣品在受到?jīng)_擊壓縮和卸載過程后停止運(yùn)動(dòng)，動(dòng)量被"動(dòng)量陷阱"片吸收，樣品和"動(dòng)量陷 講"片分離，可避免對(duì)樣品造成二次沖擊;其次，樣品被嵌入一個(gè)"動(dòng)量陷講"盒中，可實(shí)現(xiàn)軟 回收功能。但是，采用這種"動(dòng)量陷進(jìn)"原理進(jìn)行軟回收，是一種單純的軟回收技術(shù)，只能實(shí) 現(xiàn)低速(lkm/s)加載下樣品的軟回收，對(duì)于高速加載的樣品的軟回收則無能為力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供的一種沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置，包括回收艙、封蓋和緩沖材 料層，所述回收艙兩端開口，所述回收艙的一端為樣品固定端，所述回收艙的另一端為回收 端，所述封蓋與所述回收端可拆卸連接，用于封閉所述回收端，所述緩沖材料層貼合所述封 蓋設(shè)置，所述緩沖材料層包括多層緩沖層，所述多層緩沖層并排貼合設(shè)置，所述多層緩沖層 的波阻抗沿所述樣品固定端指向所述回收端的方向遞增。
[0006] 以上所述的沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置，優(yōu)選地，所述封蓋上還設(shè)有多普勒 光纖探針測(cè)量系統(tǒng)，所述緩沖材料層設(shè)有容納多普勒光纖光信號(hào)穿過的通孔。采用多普勒 光纖探針測(cè)量系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確的測(cè)量出樣品靶的速度隨著時(shí)間的變化，有助于獲得樣品 靶在沖擊下的宏觀響應(yīng)。
[0007] 以上所述的沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置，優(yōu)選地，緩沖層中的最大波阻抗大 于最小波阻抗的15倍。當(dāng)緩沖層的最大波阻抗大于最小波阻抗的15倍，便于對(duì)緩沖層進(jìn)行 設(shè)置，同時(shí)緩沖效果最好。
[0008] 以上所述的沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置，優(yōu)選地，所述緩沖層的厚度與所選 材料阻抗相關(guān)聯(lián)，便于對(duì)來擊樣品緩沖降速，從而達(dá)到更好的緩沖作用效果，優(yōu)化緩沖層的 設(shè)計(jì)，節(jié)約成本。
[0009] 以上所述的沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置，優(yōu)選地，所述第η層緩沖層的厚度根 據(jù)第η層緩沖層的材料的波阻抗確定，其中η為從樣品固定端開始計(jì)數(shù)的第η層緩沖層的層 數(shù)，η彡1且η為正整數(shù)。
[0010] 以上所述的沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置，優(yōu)選地，第η層緩沖層的厚度d滿足
其中X為第η層的緩沖層自由面到波阻抗最小的緩沖層自由面的距離，Zx為 第η層緩沖層的波阻抗，Z0為緩沖層中最小的波阻抗，A是比例系數(shù)，r是波阻抗分布指數(shù)。
[0011] 當(dāng)樣品靶撞擊在第一層緩沖層上的時(shí)候，在樣品靶和緩沖層的碰撞面產(chǎn)生應(yīng)力 波，應(yīng)力波一部分透射進(jìn)入到第一層緩沖層中，一部分反射至樣品靶內(nèi)，為了避免碰撞強(qiáng)度 過大，給樣品造成二次損傷，因此根據(jù)材料的波阻抗與應(yīng)力波傳遞的規(guī)律，第一層緩沖層的 波阻抗應(yīng)該盡可能小，提高回收樣品的"軟回收"效果。
[0012] 在設(shè)定了緩沖層的最小波阻抗之后，在根據(jù)不同緩沖層的波阻抗，計(jì)算出每個(gè)緩 沖層的厚度，經(jīng)過這種設(shè)計(jì)出的緩沖層能夠完全吸收樣品靶的動(dòng)能，保證"軟回收"的效果， 同時(shí)，這種通過計(jì)算得出準(zhǔn)確的緩沖層厚度能夠避免緩沖層厚度過厚，造成浪費(fèi)。
[0013] 以上所述的沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置，優(yōu)選地，波阻抗分布指數(shù)r為2.0- 3.0。采用這個(gè)范圍數(shù)值進(jìn)行的沖擊波加載實(shí)驗(yàn)，能夠準(zhǔn)確的計(jì)算出各個(gè)緩沖層的所需厚 度，誤差最小。
[0014] 以上所述的沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置，優(yōu)選地，所述比例系數(shù)A為4-7。用這 個(gè)范圍數(shù)值的比例系數(shù)，能夠大大提高厚度的計(jì)算精度。
[0015] 本發(fā)明還提供了一種基于以上所述沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置的軟回收方 法，包括
[0016] S1.根據(jù)飛片、樣品靶材料及加載載荷等實(shí)驗(yàn)條件，預(yù)估樣品靶的自由面速度，計(jì) 算出樣品靶的最大沖擊力；
[0017] S2.根據(jù)公式
繪制曲線，結(jié)合樣品靶自由面速度以及樣品靶的最 大沖擊力，選定緩沖層中最小的波阻抗，即第一個(gè)緩沖層的波阻抗，同時(shí)確定最小的波阻抗 在曲線上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)為第一點(diǎn)；
[0018] S3.確定第一個(gè)緩沖層的波阻抗之后，再選定第二個(gè)緩沖層的波阻抗，在曲線上確 定對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為第二點(diǎn)，第一點(diǎn)與第二點(diǎn)之間的橫坐標(biāo)的距離為第一緩沖層的厚度；
[0019] S4.依次計(jì)算出第三層緩沖層、第四層緩沖層…第η層緩沖層的厚度；
[0020] S5.在回收艙內(nèi)依次貼合設(shè)置多個(gè)緩沖層；
[0021 ] S6.進(jìn)行沖擊波加載實(shí)驗(yàn)，利用回收裝置回收樣品靶。
[0022] 本發(fā)明提供的軟回收方法，首先利用，
得出的曲線，根據(jù)選定的第一 層緩沖層的波阻抗，然后再選定第二緩沖層的波阻抗，根據(jù)第一層緩沖層的波阻抗和第二 緩沖層的波阻抗在曲線上的點(diǎn)，計(jì)算出第一層緩沖層的厚度，依次類推，計(jì)算出余下的緩沖 層的厚度，然后將多個(gè)緩沖層依次貼合布置，使得所述多層緩沖層的波阻抗沿所述樣品固 定端指向所述回收端的方向遞增，最后進(jìn)行沖擊波加載實(shí)驗(yàn)，利用設(shè)置在回收裝置內(nèi)的緩 沖層材料層對(duì)樣品靶進(jìn)行回收。
[0023] 以上所述的軟回收方法，優(yōu)選地，S1包括測(cè)試樣品靶的沖擊波速度及沖擊波后粒 子速度，利用公式P~PoDu
[0024] 其中，P為最大沖擊力，
[0025] Po為材料的零壓密度
[0026] D為沖擊波速度，D = Co+λιι，Co為材料的零壓聲速，λ為材料的Griine i sen狀態(tài)參數(shù)，
[0027] u均為沖擊波后粒子速度
[0028]計(jì)算出沖擊實(shí)驗(yàn)組的樣品靶的最大沖擊力。通過計(jì)算得出最大沖擊力，從而能夠 根據(jù)計(jì)算出的緩沖材料層所需要抵消的最大沖擊力為多少計(jì)算出所需要的緩沖材料層的 各個(gè)參數(shù)，保證設(shè)計(jì)出來的緩沖材料層能夠?qū)悠钒衅鸬骄彌_的效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品靶的軟 回收，避免樣品靶的最大沖擊力超出緩沖材料層能夠緩沖的范圍，使得樣品靶受到二次層 裂，影響回收的品質(zhì)，進(jìn)而影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和統(tǒng)計(jì)。
[0029] 以上所述的軟回收方法，優(yōu)選地，S6包括利用任意反射面的速度干涉儀(VISAR， Velocity interferonmeter system for any reflector)記錄樣品革巴的自由面粒子速度 在時(shí)間上的變化，以時(shí)間為橫軸，以自由面粒子速度為縱軸，繪制自由面粒子速度-時(shí)間圖。
[0030] 以上所述的軟回收方法，優(yōu)選地，所述緩沖層的層數(shù)優(yōu)選為3-8層。采用3-8層的緩 沖層的設(shè)計(jì)，能夠保證較好的緩沖效果，同時(shí)成本不會(huì)太高，并且能夠適合絕大部分的樣品 吧的速度范圍。
[0031] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置及軟回收方法包 括以下有益效果:其中沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置包括回收艙、封蓋和緩沖材料層，所 述回收艙兩端開口，所述回收艙的一端為樣品固定端，所述回收艙的另一端為回收端，所述 封蓋與所述回收端可拆卸連接，用于封閉所述回收端，所述緩沖材料層貼合所述封蓋設(shè)置， 所述緩沖材料層包括多層緩沖層，所述多層緩沖層并排貼合設(shè)置，所述多層緩沖層的波阻 抗沿所述樣品固定端指向所述回收端的方向遞增，當(dāng)樣品靶受到飛片撞擊，在回收艙內(nèi)飛 行，飛行到回收端，受到緩沖材料層的緩沖，減速直到靜止，實(shí)現(xiàn)了對(duì)樣品靶的回收。在實(shí)驗(yàn) 中，在輕氣炮的驅(qū)動(dòng)下，彈托與飛片獲得一定的速度，經(jīng)過一段時(shí)間的自由飛行后，飛片與 樣品靶發(fā)生碰撞。碰撞后，樣品則在回收艙內(nèi)部飛行，并最終與回收艙內(nèi)部的緩沖材料接 觸，使得樣品的速度逐漸衰減下來;設(shè)計(jì)緩沖材料層的波阻抗為梯度變化，逐漸遞增，使得 樣品靶在減速飛行過程中，只受到低壓斜波加載，直至速度減為零，不會(huì)產(chǎn)生二次層裂，同 時(shí)緩沖材料層的波阻抗為梯度變化，能夠提高軟回收的樣品靶的碰撞速度范圍，避免樣品 二次沖擊，軟回收效果好，而且在回收相同碰撞速度的樣品靶的時(shí)候，所需要的緩沖材料層 體積更小，重量更輕，便于安裝和實(shí)施，而且由于將緩沖材料層分為多層緩沖層，使得技術(shù) 人員通過測(cè)量設(shè)備，對(duì)每層的緩沖層的樣品靶的速度進(jìn)行測(cè)試，能夠?qū)崿F(xiàn)軟回收的同時(shí)，對(duì) 樣品靶在回收過程中的速度剖面進(jìn)行測(cè)量。
【附圖說明】
[0032] 為了更清楚的說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0033] 圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置及飛片的示意 圖；
[0034] 圖2是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的基于以上所述沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置的 軟回收方法中的
示意圖。
[0035] 其中，附圖標(biāo)記與部件名稱之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：飛片101，樣品靶102，回收艙 103，樣品固定端104，回收端105，封蓋106，緩沖層108，緩沖材料層109。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 本發(fā)明提供了一種動(dòng)態(tài)拉伸應(yīng)變率為變量的動(dòng)力損傷實(shí)驗(yàn)方法來改善上述問題。
[0037] 下面通過具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0038] 圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置及飛片的示意 圖；本發(fā)明第一實(shí)施例提供的沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置，包括回收艙、封蓋和緩沖材 料層，所述回收艙兩端開口，所述回收艙的一端為樣品固定端，所述回收艙的另一端為回收 端，所述封蓋與所述回收端可拆卸連接，用于封閉所述回收端，所述緩沖材料層貼合所述封 蓋設(shè)置，所述緩沖材料層包括多層緩沖層，所述多層緩沖層并排貼合設(shè)置，所述多層緩沖層 的波阻抗沿所述樣品固定端指向所述回收端的方向遞增。
[0039] 本實(shí)施例中，樣品靶固定在回收艙上的樣品固定端，在沖擊波加載實(shí)驗(yàn)中，擊飛飛 片撞擊樣品靶。當(dāng)樣品靶受到飛片撞擊，在回收艙內(nèi)飛行，飛行到回收端，受到緩沖材料層 的緩沖，減速直到靜止，實(shí)現(xiàn)了對(duì)樣品靶的回收。
[0040] 在實(shí)驗(yàn)中，在輕氣炮的驅(qū)動(dòng)下，彈托與飛片獲得一定的速度，經(jīng)過一段時(shí)間的自由 飛行后，飛片與樣品靶發(fā)生碰撞。碰撞后，樣品就在回收艙內(nèi)部飛行，并最終與回收艙內(nèi)部 的緩沖材料接觸，使得樣品的速度逐漸衰減下來;設(shè)計(jì)緩沖材料層的波阻抗為梯度變化，逐 漸遞增，使得樣品靶在減速飛行過程中，只受到低壓斜波加載，直至速度減為零，不會(huì)產(chǎn)生 二次層裂，同時(shí)緩沖材料層的波阻抗為梯度變化，能夠提高軟回收的樣品靶的碰撞速度范 圍，軟回收效果好，而且在回收相同碰撞速度的樣品靶的時(shí)候，所需要的緩沖材料層體積更 小，重量更輕，便于安裝和實(shí)施。
[0041]而且由于將緩沖材料層分為多層緩沖層，使得技術(shù)人員通過測(cè)量設(shè)備，對(duì)每層的 緩沖層的樣品靶的速度進(jìn)行測(cè)試，能夠?qū)崿F(xiàn)軟回收的同時(shí)，對(duì)樣品靶在回收過程中的速度 剖面進(jìn)行測(cè)量。
[0042]本發(fā)明第二實(shí)施例提供的沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置在所述封蓋上還設(shè)有 多普勒光纖探針測(cè)量系統(tǒng)，所述緩沖材料層設(shè)有容納多普勒光纖光信號(hào)穿過的通孔。
[0043] 采用多普勒光纖探針測(cè)量系統(tǒng)(Doppler Pins SyStem，DPS)能夠快速準(zhǔn)確的測(cè)量 出樣品靶的速度隨著時(shí)間的變化，有助于獲得樣品靶在沖擊下的宏觀響應(yīng)。
[0044] 進(jìn)一步地，緩沖層中的最大波阻抗大于最小波阻抗的15倍。當(dāng)緩沖層的最大波阻 抗大于最小波阻抗的15倍，便于對(duì)緩沖層進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)緩沖效果最好，緩沖層的設(shè)計(jì)更加 合理，減少緩沖層層數(shù)，節(jié)約成本。
[0045]在本實(shí)施例提供的回收裝置中，所述緩沖層的厚度與所選材料阻抗相關(guān)聯(lián)，便于 對(duì)來擊樣品緩沖降速，從而達(dá)到更好的緩沖作用效果，優(yōu)化緩沖層的設(shè)計(jì)，節(jié)約成本。所述 第η層緩沖層的厚度根據(jù)第η層緩沖層的材料的波阻抗確定，其中η為從樣品固定端開始計(jì) 數(shù)的第η層緩沖層的層數(shù)，η多1且η為正整數(shù)。
[0046] 第η層緩沖層的厚度d滿屈
其中X為第η層的緩沖層自由面到波阻 抗最小的緩沖層自由面的距離，Ζχ為第η層緩沖層的波阻抗，Ζ0為緩沖層中最小的波阻抗，A 是比例系數(shù)，r是波阻抗分布指數(shù)。
[0047] 公式中，優(yōu)選地，波阻抗分布指數(shù)r為2.0-3.0。采用這個(gè)范圍數(shù)值進(jìn)行的沖擊波加 載實(shí)驗(yàn)，能夠準(zhǔn)確的計(jì)算出各個(gè)緩沖層的所需厚度，誤差最小。
[0048]公式中，優(yōu)選地，所述比例系數(shù)A為4-7。用這個(gè)范圍數(shù)值的比例系數(shù)，能夠大大提 高厚度的計(jì)算精度。參數(shù)A的選取是根據(jù)最大和最小阻抗，以及實(shí)際實(shí)驗(yàn)中阻抗材料的設(shè)計(jì) 空間（即總厚度限制），優(yōu)選范圍為4-7。
[0049] 當(dāng)樣品靶撞擊在第一層緩沖層上的時(shí)候，在樣品靶和緩沖層的碰撞面產(chǎn)生應(yīng)力 波，應(yīng)力波一部分透射進(jìn)入到第一層緩沖層中，一部分反射至樣品靶內(nèi)，為了避免碰撞強(qiáng)度 過大，給樣品造成二次損傷，因此根據(jù)材料的波阻抗與應(yīng)力波傳遞的規(guī)律，第一層緩沖層的 波阻抗應(yīng)該盡可能小，提高回收樣品的"軟回收"效果。
[0050] 在設(shè)定了緩沖層的最小波阻抗之后，在根據(jù)不同緩沖層的波阻抗，利用公式
和波阻抗的對(duì)應(yīng)關(guān)系，計(jì)算出每個(gè)緩沖層的厚度，經(jīng)過這種設(shè)計(jì)出的緩沖層 能夠完全吸收樣品靶的動(dòng)能，保證"軟回收"的效果，同時(shí)，這種通過計(jì)算得出準(zhǔn)確的緩沖層 厚度能夠避免緩沖層厚度過厚，造成浪費(fèi)。
[0051] 在本實(shí)施例中，最低阻抗材料的阻抗盡量低，這樣有助于避免二次損傷，目前常用 TPX 阻抗 1.84xl(T5g/(s*cnf 2))或 PMMA(阻抗 3.14xl(T5g/(s*cnf 2))〇
[0052] 最大阻抗材料的阻抗略大于樣品材料，常用Ta(阻抗5.48xl(T6g/(S*Cnf2))SW (阻抗7.74xlCT6g/(s*cnT2)) 〇
[0053]圖2是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的基于以上所述沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置的 軟回收方法中的
示意圖。本發(fā)明第三實(shí)施例提供的是基于以上實(shí)施例的沖 擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置的軟回收方法，包括
[0054] S1.根據(jù)飛片、樣品靶材料及加載載荷等實(shí)驗(yàn)條件，預(yù)估樣品靶的自由面速度，計(jì) 算出樣品靶的最大沖擊力；
[0055] S2.根據(jù)公式·
繪制曲線，結(jié)合樣品靶自由面速度以及樣品靶的最 大沖擊力，選定緩沖層中最小的波阻抗，即第一個(gè)緩沖層的波阻抗，同時(shí)確定最小的波阻抗 在曲線上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)為第一點(diǎn)；
[0056] S3.確定第一個(gè)緩沖層的波阻抗之后，再選定第二個(gè)緩沖層的波阻抗，在曲線上確 定對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為第二點(diǎn)，第一點(diǎn)與第二點(diǎn)之間的橫坐標(biāo)的距離為第一緩沖層的厚度；
[0057] S4.依次計(jì)算出第三層緩沖層、第四層緩沖層…第η層緩沖層的厚度；
[0058] S5.在回收艙內(nèi)依次貼合設(shè)置多個(gè)緩沖層；
[0059] S6.進(jìn)行沖擊波加載實(shí)驗(yàn)，利用回收裝置回收樣品靶。
[0060] 本發(fā)明提供的軟回收方法，首先利用、
得出的曲線，根據(jù)選定的第一 層緩沖層的波阻抗，然后再選定第二緩沖層的波阻抗，根據(jù)第一層緩沖層的波阻抗和第二 緩沖層的波阻抗在曲線上的點(diǎn)，計(jì)算出第一層緩沖層的厚度，依次類推，計(jì)算出余下的緩沖 層的厚度，然后將多個(gè)緩沖層依次貼合布置，使得所述多層緩沖層的波阻抗沿所述樣品固 定端指向所述回收端的方向遞增，最后進(jìn)行沖擊波加載實(shí)驗(yàn)，利用設(shè)置在回收裝置內(nèi)的緩 沖層材料層對(duì)樣品靶進(jìn)行回收。
[0061] 本實(shí)施例中，優(yōu)選地，S1包括測(cè)試樣品靶的沖擊波速度及沖擊波后粒子速度，利用 公式F^PoDu
[0062] 其中，P為最大沖擊力，
[0063] Po為材料的零壓密度
[0064] D為沖擊波速度，D = Co+λιι，Co為材料的零壓聲速，λ為材料的Griine i sen狀態(tài)參數(shù)，
[0065] u均為沖擊波后粒子速度
[0066]計(jì)算出沖擊實(shí)驗(yàn)組的樣品靶的最大沖擊力。
[0067]通過計(jì)算得出最大沖擊力，從而能夠根據(jù)計(jì)算出的緩沖材料層所需要抵消的最大 沖擊力為多少計(jì)算出所需要的緩沖材料層的各個(gè)參數(shù)，保證設(shè)計(jì)出來的緩沖材料層能夠?qū)?樣品靶起到緩沖的效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品靶的軟回收，避免樣品靶的最大沖擊力超出緩沖材料 層能夠緩沖的范圍，使得樣品靶受到二次層裂，影響回收的品質(zhì)，進(jìn)而影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集 和統(tǒng)計(jì)。
[0068]本實(shí)施例中，優(yōu)選地，S6還包括利用任意反射面的速度干涉儀(VISAR，Vel〇city interferonmeter system for any ref lector)記錄樣品革El的自由面粒子速度在時(shí)間上的 變化，以時(shí)間為橫軸，以自由面粒子速度為縱軸，繪制自由面粒子速度-時(shí)間圖。利用任意反 身才面的速度干涉儀(VISAR，Velocity interferonmeter system for any reflector)記錄 樣品靶的自由面粒子速度隨時(shí)間的變化，測(cè)量效率高。
[0069]優(yōu)選地，所述緩沖層的層數(shù)優(yōu)選為3-8層。采用3-8層的緩沖層的設(shè)計(jì)，能夠保證較 好的緩沖效果，同時(shí)成本不會(huì)太高，并且能夠適合絕大部分的樣品吧的速度范圍。
[0070]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置，其特征在于，包括回收艙、封蓋和緩沖材料 層，所述回收艙兩端開口，所述回收艙的一端為樣品固定端，所述回收艙的另一端為回收 端，所述封蓋與所述回收端可拆卸連接，用于封閉所述回收端，所述緩沖材料層貼合所述封 蓋設(shè)置，所述緩沖材料層包括多層緩沖層，所述多層緩沖層并排貼合設(shè)置，所述多層緩沖層 的波阻抗沿所述樣品固定端指向所述回收端的方向遞增。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置，其特征在于，所述封蓋上還 設(shè)有多普勒光纖探針測(cè)量系統(tǒng)，所述緩沖材料層設(shè)有容納多普勒光纖光信號(hào)穿過的通孔。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置，其特征在于，緩沖層中的最 大波阻抗大于最小波阻抗的15倍。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置，其特征在于，所述第η層緩 沖層的厚度根據(jù)第η層緩沖層的材料的波阻抗確定，其中η為從樣品固定端開始計(jì)數(shù)的第η 層緩沖層的層數(shù)，η多1且η為正整數(shù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置，其特征在于，第η層緩沖層 的厚度d滿足其中X為第η層的緩沖層自由面到波阻抗最小的緩沖層自由面 的距離，Zx為第η層緩沖層的波阻抗，ZO為緩沖層中最小的波阻抗，A是比例系數(shù)，r是波阻抗 分布指數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述緩沖層厚度，其特征在于，波阻抗分布指數(shù)r為2.0-3.0。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述緩沖層厚度，其特征在于，所述比例系數(shù)A為4-7。8. -種基于權(quán)利要求1-7沖擊波加載實(shí)驗(yàn)樣品的回收裝置的軟回收方法，其特征在于， 包括 SI.根據(jù)飛片、樣品靶材料及加載載荷等實(shí)驗(yàn)條件，預(yù)估樣品靶的自由面速度，沖擊波 速度，計(jì)算出樣品靶的最大沖擊力； S2 .根據(jù)公式i 繪制曲線，結(jié)合樣品靶自由面速度以及樣品靶的最大沖 A ， 擊力，選定緩沖層中最小的波阻抗，即第一個(gè)緩沖層的波阻抗，同時(shí)確定最小的波阻抗在曲 線上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)為第一點(diǎn)；53. 確定第一個(gè)緩沖層的波阻抗之后，再選定第二個(gè)緩沖層的波阻抗，在曲線上確定對(duì) 應(yīng)的點(diǎn)為第二點(diǎn)，第一點(diǎn)與第二點(diǎn)之間的橫坐標(biāo)的距離為第一緩沖層的厚度；54. 依次計(jì)算出第三層緩沖層、第四層緩沖層…第η層緩沖層的厚度；55. 在回收艙內(nèi)依次貼合設(shè)置多個(gè)緩沖層；56. 進(jìn)行沖擊波加載實(shí)驗(yàn)，利用回收裝置回收樣品靶。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的軟回收方法，其特征在于，Sl包括測(cè)試樣品靶的沖擊波速度及 沖擊波后粒子速度，利用公式PapoDu 其中，P為最大沖擊力 Po為材料的零壓密度 D為沖擊波速度，D = Co+λιι，Co為材料的零壓聲速，λ為材料的Griine i sen狀態(tài)參數(shù) u均為沖擊波后粒子速度 計(jì)算出沖擊實(shí)驗(yàn)組的樣品靶的最大沖擊力。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的軟回收方法，其特征在于，S6包括利用任意反射面的速度干 涉儀(VISAR，Velocity interferonmeter system for any reflector)記錄樣品革巴的自由 面粒子速度在時(shí)間上的變化，以時(shí)間為橫軸，以自由面粒子速度為縱軸，繪制自由面粒子速 度-時(shí)間圖。
【文檔編號(hào)】G01N3/307GK106018134SQ201610340845
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月20日
【發(fā)明人】彭輝, 裴曉陽, 于繼東, 劉坤, 袁帥, 孔令堯, 姚松林, 李平, 柏勁松
【申請(qǐng)人】中國(guó)工程物理研究院流體物理研究所