冲击试验设备制造技术

本发明专利技术提供冲击试验设备，包括试验平台、试样支撑座、升降装置、测量装置及控制装置，试样支撑座设于试验平台上；冲击组件包括冲击锤头，冲击锤头对向于试样支撑座；升降装置包括升降架、吸附单元及升降驱动机构；测量装置包括第一力传感器、第二力传感器以及位移传感器，第一力传感器设于冲击锤头的上端，第二力传感器设于试样支撑座的底端，位移传感器设于试验平台上；控制装置分别与升降驱动机构、第一力传感器、第二力传感器、位移传感器电连接。本发明专利技术的冲击试验设备，不仅可以完成对金属蜂窝材料的冲击实验，而且只需更换支撑夹具和冲击锤头，即可完成其它类型的落锤式冲击实验，并可对实验过程中的相关数据进行记录。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用机械应力测试固体材料的强度特性的
，尤其涉及一种冲击试验设备。
技术介绍
金属蜂窝材料是一种基体内部存在大量连通或不连通孔洞的新型轻质多功能材料。由于微孔结构的特殊性和多样性，金属蜂窝材料具有很多优良的物理性能，具有较高的比强度和比刚度，较高的阻尼减振和冲击吸能效能，能够在保持较低的应力水平下吸收大量的冲击动能，被广泛应用于航空航天、汽车、能源、化工和建筑等工业领域，尤其应用于各种能量吸收构件中。金属蜂窝材料在国民经济建设和国防高科技等诸多领域有着广泛的应用前景。因此，研究冲击载荷下这种轻质材料的动力学响应特性和能量吸收机理显得非常重要。目前，对于金属的冲击试验，主要有两大类方法：摆锤法和落锤法。摆锤式冲击试验机主要利用锤体在摆动过程中获得的动能，来冲击被测试金属试样，主要用于金属夏比冲击试验等，用以测试金属试样在冲断的过程中所吸收的冲击动能，获得试验的最终结果，但这种方法并不能记录整个试验过程，尤其不能获得冲击过程中的力-位移-能量关系曲线。传统的非仪器化落锤冲击试验机主要通过锤头的自由落体运动，来检测试样在冲击过程中的抗破坏性能，只能单一地判断试样受冲击作用时是否发生破坏。非仪器化的落锤试验机同样不能直接获得整个冲击过程的动态数据，无法记录实验过程。因此，有必要提供一种技术手段以解决上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之缺陷，提供一种冲击试验设备，以解决现有技术的冲击试验设备不能直接获得整个冲击过程中的动态数据以及无法记录实验过程的问题。本专利技术是这样实现的，冲击试验设备，包括：供部件安装设置的试验平台；供测试试样停靠放置试样支撑座，所述试样支撑座设于所述试验平台上；用以自上而下沿竖直方向冲击置于所述试样支撑座的所述测试试样的冲击组件，所述冲击组件包括一位于所述试样支撑座的上方且可沿竖直方向移动设置的冲击锤头，所述冲击锤头对向于所述试样支撑座；用以使所述冲击组件沿竖直方向移动的升降装置，所述升降装置包括设于所述试验平台上的升降架、移动设于所述升降架上用以吸附所述冲击组件的吸附单元、设于所述升降架上并与所述吸附单元连接以驱使所述吸附单元移动的升降驱动机构；用以测试所述冲击组件冲击置于所述试样支撑座上的所述测试试样时的力、位移和能量的相关数据并可将该相关数据传至指定位置的测量装置，所述测量装置包括用以感应测试所述冲击组件产生的作用力的第一力传感器、用以感应测试所述试样支撑座受到的作用力的第二力传感器、以及用以感应测试所述冲击组件移动的位移的位移传感器，所述第一力传感器设于所述冲击锤头的上端，所述第二力传感器设于所述试样支撑座的底端，所述位移传感器设于所述试验平台上；及用以控制所述冲击组件的冲击操作和接收由所述测量装置传送的相关数据以分析得出所述测试试样的冲击动力学性能的控制装置，所述控制装置分别与所述升降驱动单元、所述第一力传感器、所述第二力传感器、所述位移传感器电连接。具体地，所述升降架包括导向杆及机顶保护罩，所述导向杆竖直设于所述试验平台上，并与所述冲击组件活动连接，所述机顶保护罩设于所述导向杆的上端。进一步地，所述升降驱动机构包括电机及丝杆，所述电机设于所述机顶保护罩内，所述丝杆竖直设于所述试验平台上，且所述丝杆分别与所述电机、所述吸附单元连接。具体地，所述冲击组件还包括用以调整所述冲击锤头的重量的配重砝码，所述配重砝码设于所述冲击锤头的上端。具体地，所述冲击锤头包括用以连接固定的固定部、及设于所述固定部上以冲击所述测试试样的冲击部。进一步地，所述固定部与所述冲击部之间的连接为螺纹连接。具体地，所述冲击试验设备还包括用以向所述冲击组件提供所需的初速度的蓄能器，所述蓄能器设于所述升降架的上端，并与所述冲击组件弹性连接。具体地，所述冲击试验设备还包括用以避免所述测试试样在冲击实验时受到二次冲击的破坏的防二次冲击装置，所述防二次冲击装置设于所述试验平台上并靠近所述试验支撑台。具体地，所述控制装置包括一上位机，所述上位机配设有一人机界面显示屏，且所述上位机的内部设有用以控制所述冲击组件的冲击操作的PLC控制器、及用以采集所述第一力传感器、所述第二力传感器和所述位移传感器感应测试获取的相关数据的数据采集卡，所述人机界面显示屏分别与所述PLC控制器、所述数据采集卡电连接，所述PLC控制器与所述升降驱动机构电连接，所述数据采集卡与所述第一力传感器、所述第二力传感器和所述位移传感器电连接。进一步地，所述第一力传感器、所述第二力传感器和所述位移传感器分别通过一信号调理器而与所述数据采集卡电连接。本专利技术的冲击试验设备的技术效果为：本专利技术的冲击试验设备主要由试验平台、试样支撑座、冲击组件、升降装置、测量装置和控制装置组成，其中，测量装置包括第一力传感器、第二力传感器以及位移传感器，由此，在冲击测试时，可以借由测量装置的第一力传感器、第二力传感器，分别测量出冲击锤头作用到测试试样顶部的力值、冲击锤头经由测试试样传递到试样支撑座的冲击力；还有，可借由测量装置的位移传感器，测量出冲击锤头执行冲击操作的开始阶段至结束阶段的位移量；之后，该第一力传感器、第二力传感器以及位移传感器会将对应测量的相关数据上传至控制装置，再由控制装置计算分析以得出测试试样的冲击动力学性能。同时地，可通过第一力传感器测得的力值，计算得出冲击锤头在冲击过程中的加速度变化，以此计算得出冲击过程的位移量，然后再将该位移量与位移传感器测得的位移量进行比较，以验证冲击过程的误差大小，确保实验结果的可靠性。再有，本专利技术的冲击试验设备，可较好地应用在金属蜂窝材料的冲击实验，若要对其它类型材料实施落锤式冲击实验，只需更换支撑夹具和冲击锤头即可；同时，可通过仪器化的数据记录，对金属蜂窝材料在冲击过程的动力学性能参数进行定量分析，绘制出金属蜂窝材料冲击过程的力-位移-能量曲线，以及冲击动力学的特性参数：最大峰值力、压缩最大位移量，金属蜂窝的平台应力、密实化应变以及密实化应变能等。附图说明图1为本专利技术的冲击试验设备的示意图；图2为本专利技术的冲击试验设备的冲击锤头冲击测试试样时的示意图；图3为本专利技术的冲击试验设备的升降驱动机构驱动吸附单元的示意图；图4为本专利技术的冲击试验设备的位移传感器测试冲击锤头冲击测试试样的位移的示意图；图5a为本专利技术的冲击试验设备的冲击锤头的结构示意图，以展示圆柱状结构的冲击部；图5b为本专利技术的冲击试验设备的冲击锤头的另一种结构示意图，以展示方形结构的冲击部；图5c为本专利技术的冲击试验设备的冲击锤头的另一种结构示意图，以展示球头结构的冲击部；图5d为本专利技术的冲击试验设备的冲击锤头的另一种结构示意图，以展示尖头结构的冲击部；图6为本专利技术的冲击试验设备的控制装置的系统控制示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1至图6，本专利技术提供一种冲击试验设备，下面对该冲击试验设备的实施例进行阐述。本实施例的冲击试验设备100，可应用于金属蜂窝材料的冲击测试，而下面所提到的测试试样200即为金属蜂窝材料，其中，金属蜂窝材料是一种基体内部存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
冲击试验设备，其特征在于，包括：供部件安装设置的试验平台；供测试试样停靠放置试样支撑座，所述试样支撑座设于所述试验平台上；用以自上而下沿竖直方向冲击置于所述试样支撑座的所述测试试样的冲击组件，所述冲击组件包括一位于所述试样支撑座的上方且可沿竖直方向移动设置的冲击锤头，所述冲击锤头对向于所述试样支撑座；用以使所述冲击组件沿竖直方向移动的升降装置，所述升降装置包括设于所述试验平台上的升降架、移动设于所述升降架上用以吸附所述冲击组件的吸附单元、设于所述升降架上并与所述吸附单元连接以驱使所述吸附单元移动的升降驱动机构；用以测试所述冲击组件冲击置于所述试样支撑座上的所述测试试样时的力、位移和能量的相关数据并可将该相关数据传至指定位置的测量装置，所述测量装置包括用以感应测试所述冲击组件产生的作用力的第一力传感器、用以感应测试所述试样支撑座受到的作用力的第二力传感器、以及用以感应测试所述冲击组件移动的位移的位移传感器，所述第一力传感器设于所述冲击锤头的上端，所述第二力传感器设于所述试样支撑座的底端，所述位移传感器设于所述试验平台上；及用以控制所述冲击组件的冲击操作和接收由所述测量装置传送的相关数据以分析得出所述测试试样的冲击动力学性能的控制装置，所述控制装置分别与所述升降驱动机构、所述第一力传感器、所述第二力传感器、所述位移传感器电连接。...

【技术特征摘要】
1.冲击试验设备，其特征在于，包括：供部件安装设置的试验平台；供测试试样停靠放置试样支撑座，所述试样支撑座设于所述试验平台上；用以自上而下沿竖直方向冲击置于所述试样支撑座的所述测试试样的冲击组件，所述冲击组件包括一位于所述试样支撑座的上方且可沿竖直方向移动设置的冲击锤头，所述冲击锤头对向于所述试样支撑座；用以使所述冲击组件沿竖直方向移动的升降装置，所述升降装置包括设于所述试验平台上的升降架、移动设于所述升降架上用以吸附所述冲击组件的吸附单元、设于所述升降架上并与所述吸附单元连接以驱使所述吸附单元移动的升降驱动机构；用以测试所述冲击组件冲击置于所述试样支撑座上的所述测试试样时的力、位移和能量的相关数据并可将该相关数据传至指定位置的测量装置，所述测量装置包括用以感应测试所述冲击组件产生的作用力的第一力传感器、用以感应测试所述试样支撑座受到的作用力的第二力传感器、以及用以感应测试所述冲击组件移动的位移的位移传感器，所述第一力传感器设于所述冲击锤头的上端，所述第二力传感器设于所述试样支撑座的底端，所述位移传感器设于所述试验平台上；及用以控制所述冲击组件的冲击操作和接收由所述测量装置传送的相关数据以分析得出所述测试试样的冲击动力学性能的控制装置，所述控制装置分别与所述升降驱动机构、所述第一力传感器、所述第二力传感器、所述位移传感器电连接。2.如权利要求1所述的冲击试验设备，其特征在于：所述升降架包括导向杆及机顶保护罩，所述导向杆竖直设于所述试验平台上，并与所述冲击组件活动连接，所述机顶保护罩设于所述导向杆的上端。3.如权利要求2所述的冲击试验设备，其特征在于：所述升降驱动机构包括电机及丝杆，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：何凯，党晓兵，徐辉，陈浩，方海涛，王跃，杜如虚，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44