半正弦波压力载荷发生装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于冲击动力学技术领域，具体涉及一种半正弦波压力载荷发生装置。半正弦波压力载荷发生装置包括圆柱形的液压缸和与液压缸相匹配的活塞；活塞包括沿液压缸轴向设置的撞击柱和沿液压缸径向设置的液压盘，撞击柱一端与液压盘中心固定连接，撞击柱的另一端伸出液压缸外部；液压盘与液压缸的侧壁间隙配合，液压盘与液压缸的底面之间形成用于填充液压介质的腔室，液压缸的底面设置有压力传感器。本实用新型专利技术通过使用截面为“T”字型的活塞压缩液压介质来产生单个脉冲载荷，“T”字型结构在增大活塞与液压介质接触面积的同时可以降低活塞的质量，从而有效减小载荷脉宽。

Half sinusoidal pressure load generator

The utility model belongs to the shock dynamics technology field, in particular to a half sine wave pressure load generating device. A semi sinusoidal pressure load generating device includes a cylindrical hydraulic cylinder and a piston that matches the hydraulic cylinder; the piston includes the impact column along the hydraulic cylinder and the hydraulic disc along the hydraulic cylinder, one end of the impact column is fixed to the center of the hydraulic disc, and the other end of the impact column extends outside the hydraulic cylinder; the hydraulic disc and liquid are used. Between the side wall gap of the pressure cylinder and the bottom surface of the hydraulic disc and the hydraulic cylinder, the chamber is formed to fill the hydraulic medium, and the pressure sensor is set at the bottom of the hydraulic cylinder. The utility model produces a single pulse load by using a piston compression hydraulic medium with a cross section of \T\. The \T\ type structure can reduce the piston's quality while increasing the contact area of the piston and hydraulic medium, thus effectively reducing the load pulse width.

【技术实现步骤摘要】
半正弦波压力载荷发生装置
本技术属于冲击动力学
，具体涉及一种半正弦波压力载荷发生装置。
技术介绍
动态加载技术是冲击动力学实验研究面临的重要问题，对开展材料动力学行为实验、结构响应研究具有重要的意义，其研究成果在国防、兵器、防护工程领域均有重要的应用。化爆加载技术是实验室常见的动态加载技术之一，产生载荷的时间尺度约为10-3～10-5s量级，产生载荷峰值的尺度则跨越10kPa～102MPa多个量级，是实验室中爆炸力学、爆炸效应防护、结构响应研究常用的实验研究方法。但化爆加载涉及火工品操作，具有一定的危险性；且相同爆炸当量、爆心距条件下，载荷的一致性较差。为克服化爆加载的上述缺陷，在效应防护、结构响应的研究中，可以使用载荷发生器产生效应相似的载荷对爆炸载荷进行替代。利用液压原理能够产生半正弦波或三角波载荷，但是现有载荷发生方法产生的载荷持续时间较长，载荷脉冲宽度通常在毫秒量级以上。
技术实现思路
本技术目的是提供一种半正弦波压力载荷发生装置，解决了现有的液压载荷发生方法存在的载荷持续时间长的技术问题。本技术的技术解决方案是：一种半正弦波压力载荷发生装置，其特殊之处在于，包括圆柱形的液压缸和与液压缸相匹配的活塞；所述活塞包括沿液压缸轴向设置的撞击柱和沿液压缸径向设置的液压盘，所述撞击柱一端与液压盘中心固定连接，撞击柱的另一端伸出液压缸外部；所述液压盘与液压缸的侧壁间隙配合，液压盘与液压缸的底面之间形成用于填充液压介质的腔室，所述液压缸的底面设置有压力传感器。进一步地，上述活塞的撞击柱与液压缸之间还安装有导向块，所述导向块的外壁与液压缸的侧壁紧密贴合，导向块的中心设置有供撞击柱穿过的通孔；所述导向块上还设置有一个或者多个供液压介质穿过的轴向通孔。进一步地，上述撞击柱与液压盘的固定端设置有倒角，所述撞击柱伸出液压缸外部的端部设置有渐细的过渡段。进一步地，上述半正弦波压力载荷发生装置还包括用于驱动活塞的驱动装置，所述驱动装置包括密闭的气室和与气室连通的发射管，气室与发射管之间设置有阀门；所述气室上设置有充气口，所述发射管内安装与发射管内壁间隙配合的撞块。进一步地，上述撞块的质量小于或者等于活塞的质量，撞块的硬度小于活塞的硬度。进一步地，上述活塞的液压盘与液压缸的底面之间形成的腔室内安装有沿液压缸径向设置的滤波板，所述滤波板是与液压缸侧壁直径相同的圆形钢板，滤波板上开设有多个通孔，所有的通孔均布于同一个与滤波板同心的圆周上。进一步地，上述液压缸的底面设置有滤波孔，所述压力传感器通过滤波孔与液压缸内的液压介质接触。本技术还提供一种半正弦波压力载荷发生方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：1)搭建半正弦波压力载荷发生装置；2)驱动装置撞击活塞，使活塞在液压缸内产生轴向移动；3)活塞压缩液压介质，利用液压介质的体积压缩效应产生压缩波；4)利用滤波板和滤波孔对液压介质内的压缩波进行滤波；5)压力传感器采集得到无波动干扰信号的半正弦波压力载荷。进一步地，步骤1)包括以下步骤：1.1)向液压缸内装填液压介质；1.2)将活塞装入液压缸内，使活塞的液压盘与液压介质充分接触；1.3)将导向块装入液压缸内，使活塞的撞击柱穿过导向块后伸出于液压缸外部；1.4)在活塞的撞击柱的对侧固定安装驱动装置。进一步地，步骤2)包括以下步骤：2.1)关闭阀门，通过充气口向驱动装置的气室内填充加压气体；2.2)关闭充气口，打开阀门，加压气体驱使撞块在发射管内加速移动；2.3)撞块脱离发射管后撞击活塞的撞击柱；2.4)在撞块的撞击下，活塞在液压缸内产生轴向移动。本技术的有益效果在于：(1)本技术通过使用截面为“T”字型的活塞压缩液压介质来产生单个脉冲载荷，“T”字型结构在增大活塞与液压介质接触面积的同时可以降低活塞的质量，从而有效减小载荷脉宽。(2)使用本技术半正弦波压力载荷发生装置及方法可以获得脉宽在10～103μs量级、峰值达到100MPa量级的脉冲载荷，与实验室常见的化爆载荷基本一致，一定条件下可等效替代。(3)本技术通过在液压缸内安装机械滤波结构，克服了载荷脉宽较低时常见的波动干扰问题，可用于开展高精度的动态加载实验和动态传感器标定实验。附图说明图1为本技术实施例一无滤波结构的半正弦波压力载荷发生装置结构示意图。图2为使用本技术实施例一无滤波结构的半正弦波压力载荷发生装置获得的载荷波形。图3为载荷发生原理物理模型。图4为本技术实施例二有滤波结构的半正弦波压力载荷发生装置结构示意图。图5为使用本技术实施例二有滤波结构的半正弦波压力载荷发生装置获得的载荷波形。其中，附图标记如下：1-气室，2-阀门，3-发射管，4-撞块，5-活塞，6-液压缸，7-压力传感器，8-液压介质，9-导向块，10-撞击柱，11-液压盘，12-滤波板，13-滤波孔，14-变截面液压缸，15-变截面液压介质。具体实施方式实施例一参见图1，本实施例为一种无滤波结构的半正弦波压力载荷发生装置，其结构主要包括圆柱形的液压缸6和与液压缸6相匹配的活塞5，另外还包括用于驱动活塞5的驱动装置。活塞5包括沿液压缸6轴向设置的撞击柱10和沿液压缸6径向设置的液压盘11，撞击柱10一端与液压盘11中心固定连接，撞击柱10的另一端伸出液压缸6外部。液压盘11与液压缸6的侧壁间隙配合，液压盘11与液压缸6的底面之间形成用于填充液压介质8的腔室。液压缸6的底面设置有压力传感器7，压力传感器7可以与压力采集系统相连，用于对产生的载荷进行测试并记录数据。活塞5的撞击柱10与液压缸6之间还安装有导向块9，导向块9的外壁与液压缸6的侧壁紧密贴合，导向块9的中心设置有供撞击柱10穿过的通孔；导向块9上还设置有一个或者多个供液压介质穿过的轴向通孔。撞击柱10与液压盘11的固定端设置有倒角，撞击柱10伸出液压缸6外部的端部设置有渐细的过渡段。为提高发生载荷精度，活塞5、导向块6和液压缸7上的配合圆柱面要求研磨配作，其配合关系为间隙配合。导向块6外螺纹装入液压缸7中，其主要作用包括两个方面：(1)确保碰撞后活塞5的运动方向沿液压缸7的轴向；(2)调节液压缸7中液压介质9的长度x0。为避免液压介质9在发生泄漏，导向块6与液压缸7之间、传感器9与液压缸7之间应采用O形圈或金属垫环进行密封。为避免液压介质9从活塞5与导向块6、液压缸7配合柱面的间隙中流出，应选用粘度较大的液压介质，如蓖麻油。驱动装置固定于撞击柱10的对侧用于撞击驱动活塞5，液压缸7可以通过机械结构与驱动装置固定连接或者固定安装于实验平台的其他结构上，避免在驱动装置撞击活塞5时，液压缸7出现旋转或位移。驱动装置包括密闭的气室1和与气室1连通的发射管3，气室1与发射管3之间设置有阀门2，发射管3内安装撞块4。其作用是利用加压气体驱动撞块4，使撞块4能够以100～101m/s量级的速度撞击活塞5。气室1用于短时间储存加压气体，要求具有较好的强度和密封性。气室1上设置有用于充气的充气口，根据所需压力的不同，可以选用不同的充气方式，如使用高压气瓶充气、使用普通打气筒充气等，充气完毕后关闭充气口。气室1的放气通过阀门2控制。放气速度越快，撞块4加速的效果就越好；为便于控制，可使用开合速度较快的电磁阀。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半正弦波压力载荷发生装置，其特征在于：包括圆柱形的液压缸和与液压缸相匹配的活塞；所述活塞包括沿液压缸轴向设置的撞击柱和沿液压缸径向设置的液压盘，所述撞击柱一端与液压盘中心固定连接，撞击柱的另一端伸出液压缸外部；所述液压盘与液压缸的侧壁间隙配合，液压盘与液压缸的底面之间形成用于填充液压介质的腔室，所述液压缸的底面设置有压力传感器。

【技术特征摘要】
1.一种半正弦波压力载荷发生装置，其特征在于：包括圆柱形的液压缸和与液压缸相匹配的活塞；所述活塞包括沿液压缸轴向设置的撞击柱和沿液压缸径向设置的液压盘，所述撞击柱一端与液压盘中心固定连接，撞击柱的另一端伸出液压缸外部；所述液压盘与液压缸的侧壁间隙配合，液压盘与液压缸的底面之间形成用于填充液压介质的腔室，所述液压缸的底面设置有压力传感器。2.根据权利要求1所述的半正弦波压力载荷发生装置，其特征在于：所述活塞的撞击柱与液压缸之间还安装有导向块，所述导向块的外壁与液压缸的侧壁紧密贴合，导向块的中心设置有供撞击柱穿过的通孔；所述导向块上还设置有一个或者多个供液压介质穿过的轴向通孔。3.根据权利要求1所述的半正弦波压力载荷发生装置，其特征在于：所述撞击柱与液压盘的固定端设置有倒角，所述撞击柱伸出液压缸外部的端部设置有渐细的过渡段。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：程帅，刘文祥，师莹菊，张德志，李焰，陈博，唐仕英，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：新型
国别省市：陕西,61