雙立爆炸焊接剛性和柔性綜合防護裝置及防護方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種雙立爆炸焊接剛性和柔性綜合防護裝置及防護方法，屬于爆炸焊 接和防護結構設計綜合技術領域。
【背景技術】
[0002] -種互鎖式雙立爆炸焊接防護裝置，在爆炸焊接兩基板兩外側分別設計了垂直兩 防護板，而兩防護板外緣上下連接有兩塊方形箍環(huán)?！逗附訉W報》2012年33卷第3期對這 種防護裝置的防護效果進行了模擬分析，從模擬和試驗結果可知，這種防護裝置雖然取得 一定的防護效果，但爆炸焊接后兩方形箍環(huán)產生了破壞和極大的變形，因此不能重復使用。
[0003] 為了解決雙立爆炸焊接復合板焊后的防護和爆炸安全問題，尚需研究復合板的運 動和防護機理，以在雙立爆炸焊接裝置兩側設計均勻耐沖擊可重復使用的雙立爆炸焊接綜 合防護裝置。即既要保證焊后的兩復合板向兩側運動與防護裝置碰撞不會因塑性變形而失 效，又要保證設計的防護裝置不會應復合板的撞擊而破壞變形。
[0004] 通過理論分析和ANSIA計算模擬，對小板面雙立爆炸焊接試驗了緊固箍式、自鎖 式和柔性防護墻等三種防護裝置兩側的防護裝置進行了多次試驗并取得了一定的進展和 積累了一定的實驗數(shù)據(jù)。
[0005] 緊固箍式雙立防護裝置尺寸較大，變形嚴重，其防護裝置顯然不能重復使用。而自 鎖式防護裝置雖然鎖銷被剪斷，但防護板沒有變形，其主體結構尚可重復使用。
[0006] 柔性防護墻雙立爆炸焊接試驗，雖然小板防護效果較好，但大板爆炸復合會使復 合板產生一定的變形，而且勞動強度較大。
[0007] 因此，綜合上述三種防護裝置的結構特點和防護效果，設計了一種剛性防護板結 構和柔性防護墻結構相結合的綜合防護結構來解決雙立爆炸焊接的防護問題。

【發(fā)明內容】

[0008] 參照附圖1，雙立爆炸焊接綜合防護裝置由柔性防護墻和剛性防護板結構綜合構 成。剛性防護板結構主要是承受高速運動復合板的沖擊力，防止沖擊震動對周圍環(huán)境的硬 性以及為人員設備安全提供安全保障；柔性防護墻不僅起到緩沖和消波作用，使復合板與 剛性墻的巨大沖擊作用迅速衰減，而且使剛性防護板結構不產生大的位移。
[0009] 根據(jù)附圖所示的雙立爆炸焊接綜合防護結構示意圖，可建立如下數(shù)學模型，金屬 復合板mi和剛性防護板結構m 2可視為剛性質量塊；柔性防護墻則簡化為彈簧k和阻尼器 c兩種物理元件組成，既考慮了柔性防護結構的彈性恢復系數(shù)，又考慮了柔性防護結構的能 量耗散作用；金屬復合板1?以速度V與綜合防護結構進行碰撞。其中，k為柔性防護墻的 彈性系數(shù)；c為柔性防護墻的阻尼系數(shù)。
[0010] 根據(jù)P-K模型可以得到金屬復合板爆炸后的運動速度V，則根據(jù)接觸力學理論可 以得到金屬復合板與剛性防護墻高速碰撞后的接觸力：
[0013] 式中：
為相對彈性模量，其中ub、us分別為復合板和剛 性墻的泊松比，Eb、Es*別為復合板和剛性墻的彈性模量；為撞擊體等效曲率半徑；δ $為 最大侵入深度；f 分別為彈性接觸時間、彈塑性接觸時間和總接觸時間；無量綱參
〇
[0014] 其中νγ為材料屈服速度，V。為初始沖擊速度，且0彡e彡1，當e = 0時，
為完全塑性接觸情況，當e = 1時
為完全彈性接觸情況。
[0015] 由結構動力學理論可知，金屬復合板與綜合防護結構磁撞后的運動方程為：
[0017] 通過差分法數(shù)值求解方程（2)即可得到金屬復合板及剛性防護板的運動全過程。 同時，通過計算機模擬仿真和試驗測試驗證金屬復合板及剛性防護板的運動規(guī)律和應力應 變規(guī)律。
[0018] 理論分析、計算模擬和試驗測試表明：綜合防護裝置防護板厚度應大于50mm，防 護板長度大于或等于復合板長度，防護板高度大于或等于復合板寬度；剛性防護結構外側 的柔性防護墻A和B可采用采用沙子等柔性材料裝袋并堆砌而成，其長度和高度與防護板 相當，寬度一般在1米以上。剛性防護結構內側的柔性防護材料A和B主要取到保護基復 板表面的作用。
[0019] 采用上述剛性防護板結構和柔性防護墻相結合的綜合防護裝置，具有很好的防護 效果，剛性防護結構基本無變形損壞，且無大的位移，柔性防護墻可長期重復使用。
【附圖說明】
[0020] 附圖1是雙立爆炸焊接綜合防護裝置示意圖。圖中的1是柔性防護墻A、2是剛性 防護結構A、3是柔性防護材料A、4是雙立爆炸焊接基板A、5是雙立爆炸焊接復板A、6為炸 藥、7是雙立爆炸焊接復板B、8是雙立爆炸焊接基板B、9是柔性防護材料B、10是剛性防護 結構B、11是柔性防護墻B、12是支撐架。
【具體實施方式】
[0021] -用戶需材質為316L-Q345,尺寸為（4+18) *1750*6900復合板共18張。采用雙立 爆炸焊接方法，不僅節(jié)省了 2/3炸藥，而且提高了生產效率。此雙立爆炸綜合防護結構防護 板的長度為8米，厚度為50毫米，高度為2米，每次爆炸焊接防護結構基本處于完好狀態(tài)， 防護板有微量的偏移，下次爆炸時，進行適當?shù)恼{整即可。
【主權項】
1. 雙立爆炸焊接剛性和柔性綜合防護裝置及防護方法，其特征指的是采用剛性防護板 結構、外側柔性防護墻以及內側柔性防護材料相結合的綜合防護裝置和防護方法。2. 根據(jù)權利要求1所述的剛性防護板結構，其特征是防護板厚度應大于50mm，防護板 長度大于或等于復合板長度，防護板高度大于或等于復合板寬度。3. 根據(jù)權利要求1所述的外側柔性防護墻，其特征是采用沙子等柔性材料裝袋并堆砌 而成，其長度和高度與防護板相當，寬度一般在1米以上。
【專利摘要】采用剛性防護板結構、外側柔性防護墻以及內側柔性防護材料相結合的綜合防護裝置和防護方法，不僅解決了雙立爆炸焊接復合板得的安全防護問題，而且該綜合防護裝置的剛性防護結構基本無變形損壞，無大的位移，柔性防護墻可長期重復使用。
【IPC分類】B23K20/26, B23K20/08
【公開號】CN105234548
【申請?zhí)枴緾N201510655582
【發(fā)明人】史長根, 趙林升, 葛雨珩, 侯鴻寶, 尤峻
【申請人】中國人民解放軍理工大學
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月9日