(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211295338.5 (22)申请日 2022.10.21 (71)申请人 中国工程物理研究院流体物理研究 所 地址 621000 四川省绵阳市绵山路64 号 (72)发明人 张旭平　黄炳瑜　王桂吉　吴刚　 胥超　谭福利　税荣杰　 (74)专利代理 机构 成都行之专利代理事务所 (普通合伙) 51220 专利代理师 李朝虎 (51)Int.Cl. G01N 3/313(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种柱面RM不稳定性扰动增长材料强度测 量实验系统及其方法 (57)摘要 本发明公开了一种柱面RM不稳定性强度测 量实验系统及其方法， 属于流体力学技术领域。 一种柱面RM不稳定性扰动增长材料强度测量实 验系统， 包括： 实验装置和测量系统； 所述实验装 置包括驱动套筒和预置扰动靶， 所述预置扰动靶 同轴设于 所述驱动套筒内。 本发 明提供的一种柱 面RM不稳定性强度测量实验系统及其方法在驱 动套筒柱面内爆高精度冲击加载扰动靶及扰动 靶内的填充介质时， 对扰动增长速度、 幅值、 界面 形貌等参数精密测量， 利用不同强度本构模型或 参数的流体动力学数值模拟以实验测量扰动数 据为收敛依据， 计算获得材料的强度。 建立的柱 面RM不稳定性扰动增长材料强度测量实验系统 及其方法对高压、 高应变率、 大应变等条件材料 强度研究具有重要意 义。 权利要求书1页 说明书6页 附图1页 CN 115524239 A 2022.12.27 CN 115524239 A 1.一种柱面RM不稳定性扰动增长材料强度测量实验系统， 其特征在于， 包括： 实验装置 和测量系统； 所述实验装置包括驱动套筒(11)和预置扰动靶(12)， 所述驱动套筒(11)为空心柱体， 与所述驱动套 筒(11)适配套的所述预置扰动靶(12)同轴设于所述驱动套 筒(11)内； 所述预置扰动靶(12)为空心柱体， 在所述预置扰动靶(12)内具有一填充空间(13)， 所 述填充空间(13)内填充满填充介质。 2.根据权利要求1所述的柱面RM不稳定性扰动增长材料强度测量实验系统， 其特征在 于， 所述预置扰动靶(12)的外径小于所述 驱动套筒(11)的内径， 所述驱动套筒(11)的材料、 厚度、 长度、 速度与实验所要求的冲击加载状态相关， 可根据实验测试需求调节。 3.根据权利要求1所述的柱面RM不稳定性扰动增长材料强度测量实验系统， 其特征在 于， 沿所述预置扰动靶(12)的内壁轴向均匀或随机 设有单个或多个扰动模式的预置扰动界 面(14)， 所述预置扰动靶 材料为需要待测强度的材料， 所述预置扰动靶(12)的厚度、 长度与 实验所要求的冲击加载状态相关， 可根据实验测试需求调节。 4.根据权利要求1所述的柱面RM不稳定性扰动增长材料强度测量实验系统， 其特征在 于， 所述驱动套筒(11)外为套筒内爆驱动源以通过高精度 柱面加载所述 驱动套筒(11)内爆 实现对所述预置扰动靶(12)的柱面内爆冲击加载。 5.根据权利要求1所述的柱面RM不稳定性扰动增长材料强度测量实验系统， 其特征在 于， 所述测量系统以实现对扰动界面扰动增长速度、 扰动界面形貌参数的测量， 包括高速摄 影成像设备(21)和测速探针(22)， 所述高速摄影成像 设备(21)在所述 驱动套筒(11)的端面 上方布置， 所述测速 探针(22)设于所述 填充空间(13)内。 6.根据权利要求5所述的柱面RM不稳定性扰动增长材料强度测量实验系统， 其特征在 于， 所述高速摄影成像设备(21)垂直设于所述驱动套筒(11)的端面上方布置， 所述高速摄 影成像设备(21)采用可 见光成像、 X光成像或质子照相成像方式。 7.根据权利要求5所述的柱面RM不稳定性扰动增长材料强度测量实验系统， 其特征在 于， 所述测速探针(22)同轴设于所述填充空间(13)内， 且所述测速探针(22)的出光口朝向 所述预置扰动靶(12)的内表面。 8.根据权利要求5所述的柱面RM不稳定性扰动增长材料强度测量实验系统， 其特征在 于， 所述测速 探针(22)采用具有大光斑的测速 探针。 9.根据权利要求8所述的柱面RM不稳定性扰动增长材料强度测量实验系统， 其特征在 于， 所述测速 探针(22)采用具有大光斑的激光干涉测速 探针。 10.一种柱面RM不稳定性扰动增长材料强度测量实验方法， 其特征在于， 基于如权利要 求1‑9任一项所述的柱面RM不稳定性扰动增长材 料强度测量实验系统， 包括以下步骤： 将预置扰动靶同轴设于驱动套 筒内； 将高速摄影成像设备垂直于驱动套筒端面布置， 测速探针同轴设于填充空间内且出光 口朝向预置扰动靶内表面， 并将填充介质填充满预置扰动靶； 启动套筒内爆驱动源加载驱动套 筒对预置扰动靶冲击加载； 通过高速摄影成像设备和测速探针测量获得扰动参数， 对扰动增长数据进行处理获得 材料强度。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115524239 A 2一种柱面RM不稳定性扰动增长材料强度测量实验系统及其 方法 技术领域 [0001]本发明涉及流体力学技术领域， 具体涉及一种柱面RM不稳定性扰动增长材料强度 测量实验系统及其方法。 背景技术 [0002]极端条件下材料动态强度研究是聚变物理、 材料科学、 冲击动力学等学科领域重 点关注的基础问题。 尤其在装甲防护、 金属射流、 惯性约束聚变界面失稳、 天体射流等问题 研究中， 材料处于复杂应力、 应变加载高压(数GPa ‑数百GPa， 个别情况甚至达1TPa以上)、 高 应变率(105/s‑107/s)、 大变形(100％及以上)状态， 对相应材料动态强度数据和强度测量实 验技术提出了迫切需求。 并且， 材料强度是一个与微结构特征、 加载状态相关的多尺度效 应、 多物理机制耦合影响的物理量， 受限于微观 ‑宏观跨尺度理论、 物理模型的 限制， 目前材 料强度实验研究仍是获取强度性质与校核理论模型的主 要手段。 [0003]不同密度物质界面被加速时， 轻流体推动重流体引起的界面扰动及不稳定性称为 Rayleigh ‑Taylor(RT)不稳定性。 当冲击波穿过不同密度的两种流体界面此时界面不稳定 性为Richtmyer ‑Meshkov(RM)不稳定性。 不稳定性扰动增长法就是基于材料强度对不稳定 性增长的抑制特性， 通过观测动态加载下扰动的发展来获得材料强度信息的实验方法， 与 已有其他高应变率范围强度测量方法相比， 扰动增长法具有高加载压力、 宽应变范围强度 性质研究的潜在技 术优势。 [0004]目前， RT扰动增长法已成功应用于平面和柱面构型材料强度测量， 但仅利用RT不 稳定性的扰动增长法仍存在一定不足。 RT不稳定性研究轻流体推重流体界面， 从技术原理 上未包括冲击波从重流体到轻流体的界面扰动这一类RM不稳定性问题。 因此， 建立柱面RM 扰动增长法强度测量实验系统， 与已有强度测 量实验技术形成补充， 为复杂应力应变加载 大应变、 高应变率范围材料动态强度研究提供新的技术方法， 对解决目前强度研究中加载 状态少、 数据范围有限的瓶颈问题具有重要推动作用， 对于材料在高压、 高应变率、 大变形 下等极端条件下的材 料强度测量具有重要意 义。 发明内容 [0005]本发明的目的在于提供一种柱面RM不稳定性扰动增长材料强度测量实验系统及 其方法， 以建立极端条件材料强度测量的柱面RM扰动增长法， 与已有强度测量实验技术形 成补充， 为复杂应力、 应变加载高压(数GPa ‑数百GPa， 个别情况甚至达1TPa以上)、 高应变率 (105/s‑107/s)、 大变形(10 0％及以上)范围材 料动态强度研究提供新的技 术方法。 [0006]本发明解决上述 技术问题的技 术方案如下： [0007]本发明提供一种柱面RM不稳定性扰动增长材料强度测量实验系统， 包括： 实验装 置和测量系统； [0008]所述实验装置包括驱动套筒和预置扰动靶， 所述驱动套筒为空心柱体， 与所述驱说　明　书 1/6 页 3 CN 115524239 A 3