沖擊波效應(yīng)畢業(yè)論文正文

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1、中北大學(xué)2012屆畢業(yè)論文1緒論1.1課題研究目的1.1.1課題背景沖擊波效應(yīng)是多種彈箭的主要破壞力之一。持續(xù)時(shí)間大于0.25ms壓力值大于3.91KPa時(shí)就會(huì)對(duì)人員聽覺器官造成損傷[1]。當(dāng)沖擊波的動(dòng)壓高于70KPa時(shí)對(duì)于性能最好的C類地面野戰(zhàn)通信設(shè)備結(jié)構(gòu)和大部分零件破壞,失去修復(fù)價(jià)值[2]。超壓大于100KPa時(shí)各類飛機(jī)完全破壞,當(dāng)超壓為50KPa-110KPa時(shí),能使地雷引爆,無(wú)線電雷達(dá)站和各種輕武器受損或破壞[3]。所以沖擊波場(chǎng)超壓測(cè)試是評(píng)價(jià)武器系統(tǒng)、工程爆破的有效手段。爆炸產(chǎn)生的沖擊波特

2、性研究包括炸藥爆轟過(guò)程以及其相應(yīng)的物理效應(yīng)、爆炸的特點(diǎn)、能量釋放以及沖擊波荷載形成的機(jī)理。武器系統(tǒng)在研制、改進(jìn)、定型、驗(yàn)收等環(huán)境都需要進(jìn)行沖擊波超壓的測(cè)試,以獲得威力評(píng)估參數(shù)。沖擊波特點(diǎn)為沖擊波上升沿陡峭,信號(hào)帶寬,爆炸為瞬間單次過(guò)程,爆炸時(shí)伴隨高溫高壓強(qiáng)光強(qiáng)電磁干擾,測(cè)試系統(tǒng)工作環(huán)境惡劣,對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的要求高[4]。電測(cè)法是一種日漸成熟的壓力測(cè)試方法，隨著現(xiàn)代數(shù)字存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，它已廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，特別是武器工業(yè)。傳統(tǒng)的電測(cè)試方法一般采用“壓力傳感器——放大器——瞬態(tài)信號(hào)記錄儀——計(jì)算機(jī)”

3、的形式構(gòu)成測(cè)試系統(tǒng)。這種測(cè)試系統(tǒng)存在幾個(gè)不足之處：第一是信號(hào)傳輸電纜會(huì)產(chǎn)生“電纜效應(yīng)”，有時(shí)嚴(yán)重干擾測(cè)試信號(hào)；第二是各級(jí)組成體分離不便于系統(tǒng)的標(biāo)定和校準(zhǔn)；第三是系統(tǒng)的測(cè)試設(shè)備較多，價(jià)格高，體積大，機(jī)動(dòng)性差。還有受測(cè)試環(huán)境影響較大，操作麻煩等不足的地方。鑒于以上不足的地方，現(xiàn)在已經(jīng)有了使用存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù)的微型測(cè)試系統(tǒng)。存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)一般是把傳感器、適配放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器、控制電路、接口電路以及電源集合在一起的微型化測(cè)試系統(tǒng)，它具有微小體積，能耐高的沖擊加速度，較高的環(huán)境溫度及環(huán)境壓力，不需引線

4、，在被測(cè)體工作過(guò)程中把信號(hào)記錄下來(lái)，然后回收裝置，用計(jì)算機(jī)讀出和處理數(shù)據(jù)。體積微小和測(cè)量時(shí)不受外界的電磁輻射是他們的最突出特點(diǎn)，使得過(guò)去不便于測(cè)量的場(chǎng)合能夠進(jìn)行直接測(cè)量[5]。第38頁(yè)共38頁(yè)中北大學(xué)2012屆畢業(yè)論文1997年，華北工學(xué)院測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)室基于動(dòng)態(tài)測(cè)試?yán)碚摚岢鲆环N沖擊波超壓的存儲(chǔ)式測(cè)試方法。通過(guò)試驗(yàn)獲取了相關(guān)數(shù)據(jù)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)曲線進(jìn)行了分析和處理，用系統(tǒng)辨識(shí)的方法給出系統(tǒng)的傳輸特性曲線，對(duì)于測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的補(bǔ)償問(wèn)題作了探討。1998年3月，華北工學(xué)院測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)室在沖擊波測(cè)試方法上進(jìn)

5、一步進(jìn)行了探索，根據(jù)測(cè)試系統(tǒng)存在超調(diào)而無(wú)法給出沖擊波超壓峰值誤差的難題，設(shè)計(jì)了兼顧被測(cè)信號(hào)的有效寬度和測(cè)試系統(tǒng)的特性的濾波器，能夠得到被測(cè)信號(hào)誤差很小的估計(jì)值。1998年8月，北京理工大學(xué)提出了基于燃料空氣炸藥（FAE）爆炸壓力場(chǎng)的基本特征及爆轟波、沖擊波壓力測(cè)量理論，系統(tǒng)地研究了FAE的爆炸壓力測(cè)試技術(shù)。在綜合分析研究多種FAE爆炸壓力測(cè)試方法的基礎(chǔ)上，提出了以內(nèi)裝電壓放大器的測(cè)壓系統(tǒng)代替電荷放大器的測(cè)壓系統(tǒng)及數(shù)字存儲(chǔ)式的壓力測(cè)試系統(tǒng)為主要的兩種測(cè)試方法。1999年，中國(guó)工程物理研究院也對(duì)存儲(chǔ)測(cè)

6、試方面提供了一些相關(guān)的看法。2002年，北京理工大學(xué)針對(duì)爆炸沖擊波存儲(chǔ)測(cè)試問(wèn)題，提供了一種新型數(shù)字存儲(chǔ)式測(cè)壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想，建立了存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)信息傳輸模型及測(cè)試通道信息有效性準(zhǔn)則，引入了信息的真和率失真函數(shù)概念進(jìn)行測(cè)試通道設(shè)計(jì)[6]。隨著專用集成電路ASIC和用戶現(xiàn)場(chǎng)可編程門列陣（FPGA）的飛速發(fā)展，針對(duì)沖擊波測(cè)試的存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)也向著微型化、大容量、模塊化和智能化的方向發(fā)展。華北工學(xué)院測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)室近年以來(lái)一直從事沖擊波測(cè)試技術(shù)的研究，目前在沖擊波的存儲(chǔ)測(cè)試方面已經(jīng)取得了一定的發(fā)展,采用了直接測(cè)試

7、和間接測(cè)試一體化的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)功能上也達(dá)到了智能化和自適應(yīng)的特點(diǎn)。無(wú)線通信在存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步簡(jiǎn)化測(cè)試操作，提高測(cè)試的可靠性。1.1.2課題的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r國(guó)內(nèi)在爆炸問(wèn)題方面的研究起步較晚，在此方面目前還比較匱乏。在理論研究方面，我國(guó)的學(xué)者李翼祺對(duì)爆炸問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的分析與探討，在其編著的《爆炸力學(xué)》一書中，作者陳列了各個(gè)不同學(xué)者對(duì)于爆炸問(wèn)題的研究成果，并且將其與中國(guó)的國(guó)防規(guī)范進(jìn)行了對(duì)比。闡述了不同地域?qū)τ诒▎?wèn)題的不同確定方法[7]。李夕兵，凌同華，張義平等人對(duì)于爆炸的信號(hào)采集及其處理進(jìn)進(jìn)

8、行了詳細(xì)的研究[8]，并對(duì)比了傅里葉變換，小波變換，以及目前很流行的一種新的信號(hào)處理方法EMD-HHT法，即對(duì)于爆炸信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)的EMD分解，并對(duì)其進(jìn)行Hilbert-Huang變換，得到其能量譜，書中還分別指出了三種方法對(duì)于爆炸問(wèn)題分析的優(yōu)缺點(diǎn)以及其適用范圍。由于數(shù)值模擬可以很好的模擬爆炸問(wèn)題的全過(guò)程，在國(guó)內(nèi)，更多的學(xué)者選擇使用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行科學(xué)研究。武漢大學(xué)潘超研究了并使用了多物質(zhì)歐拉算法[9]第38頁(yè)共38頁(yè)中北大學(xué)2012屆畢業(yè)論文，證明了該算法適合用于復(fù)雜流體的運(yùn)動(dòng)