一种大型精密冲击试验系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种大型精密冲击试验系统，包括：气液增速液压缸、冲击板、支撑桁架、移动升降平台、阻尼缓冲装置、边界约束装置和地基基础，所述的气液增速液压缸设置在支撑桁架上，气液增速液压缸的高速杆端设置有用于冲击试验的冲击板，支撑桁架设置在地基基础上并与地基基础形成封闭框架结构，所述的移动升降平台设置在地基基础上并位于支撑桁架下方，阻尼缓冲装置设置在移动升降平台中部，边界约束装置对称设置在移动升降平台上端面两侧，被撞击试件设置在阻尼缓冲装置上并通过边界约束装置夹紧定位。本实用新型专利技术具有稳定的结构，可作为研究爆炸冲击的基准标定实验平台，具有重复性好、精度高、经济高效等优势。

A large precision impact test system

【技术实现步骤摘要】
一种大型精密冲击试验系统
本技术涉及冲击试验技术，具体是一种大型精密冲击试验系统。
技术介绍
传统的爆炸效应研究手段主要依赖于现场装药爆炸试验，但由于近区爆炸时高温爆轰产物与周围空气混合产生燃烧而形成火球区，炸药爆轰产生的强电磁辐射、大量带电粒子、固体颗粒、火光和高温造成测量环境非常复杂严酷，因此传感器极易损坏，测量信号遭受严重干扰，甚至力学参数信号被完全湮没，结构构件的动态响应力学参数测量的可重复性已经降低到难以接受的程度。尤其是受到火球遮蔽的影响，不能使用光学测量设备，高速摄像机无法拍摄到此区域内试件变形、破坏的视频信号，而试件变形-破坏的发生、发展变化过程对于分析试件的破坏模式和机理，进而研究新的加固技术（新材料、新构件、补强细部结构）和抗爆设计方法是最重要的信息资料。近区爆炸荷载特点是超压峰值高、作用时间短，国外已有经验表明，大型精密冲击实验系统可以产生此类荷载波形。仅仅依靠炸药爆炸开展毁伤效应研究在时间和经费的消耗上是任何国家承担不起的，而采用非爆炸方法的大型精密冲击可以进行爆炸模拟试验，产生逼真的类爆炸压力/冲量波形，不仅重复性好，而且每次试验均可获得压力、应变、位移、加速度等防护设计与毁伤评估所必须的有效数据，可以大大缩短试验周期、节省大量试验研究经费，尤其是可以利用高速摄像机从不同角度观测试件变形至破坏过程，获得全过程的影像资料，这对于工程结构变形与破坏机理的分析以及加固与毁伤评估研究是十分重要的基础资料。目前，国内的炸药爆炸试验受经费、场地等条件制约往往只能进行缩尺模型试验。例如，钢筋混凝土构件的原型化爆试验装药量一般需要几十kg到几百kg，甚至1t以上，而实际作用在试件上的能量仅为爆炸当量的很小部分，绝大部分能量以爆炸波形式传播到周围环境中，因此考虑到安全和经费问题，只能进行缩尺模型试验；通常，近区化爆试验数据均值离差在±20%以上，甚至±50%的离散度和误差也并不鲜见；因此，采用近区化爆试验数据来标定和验证数值模拟方法是不合适的，只是在缺乏可靠的精准数据情况下的一种无奈之举。当前，实验室内采用非爆炸方法对试件施加类似常规弹药爆炸波荷载的大型室内精密实验系统主要有两种，一种利用重力势能实现低速撞击，即落锤式冲击试验机；另一种则为液压伺服驱动爆炸模拟器。目前，国内已建的近区爆炸模拟试验设备均属于落锤式，且大多数落锤质量都较小（<200kg），有效落高较低（<3m），撞击能量较低（几百~几kJ），其主要用于进行金属、塑料、复合材料等小型试件的动态力学性能试验；并且由于采用自由落体方式，因此撞击速率普遍偏低，无法有效模拟出爆炸荷载波形，因此，国内的落锤冲击试验机不能进行精密冲击试验。主要缺陷在于：均无防止落锤冲击构件后回弹的机构，试验中落锤和构件都有显著回弹，二次冲击问题相当严重，而且测量系统落后，设备可控性差，主要部件精度较低，使用锤头面积较小，只能进行局部加载。因此试验误差相当大，可重复性差，均未达到精密冲击实验的要求，应用范围受到很大限制。目前国内能够模拟近区爆炸的高速液压精密冲击设备基本是空白，导致毁伤机理研究的基础数据匮乏，造成对毁伤效果无底数，不能满足信息化条件下对于武器破坏效应与毁伤评估研究的需要。
技术实现思路
针对
技术介绍
中的不足，本技术的目的是提供一种大型精密冲击试验系统，用于模拟不同爆炸参数下的单点或多点爆炸冲击试验。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种大型精密冲击试验系统，包括：气液增速液压缸、冲击板、支撑桁架、移动升降平台、阻尼缓冲装置、边界约束装置和地基基础，整个试验系统由至少一套以上的气液增速液压缸作为动力源进行冲击载荷试验，所述的气液增速液压缸设置在支撑桁架上，气液增速液压缸的高速杆端设置有用于冲击试验的冲击板，支撑桁架设置在地基基础上并与地基基础形成封闭框架结构，所述的移动升降平台设置在地基基础上并位于支撑桁架下方，阻尼缓冲装置设置在移动升降平台中部，边界约束装置对称设置在移动升降平台上端面两侧，被撞击试件设置在阻尼缓冲装置上并通过边界约束装置夹紧定位；所述的地基基础包括由钢筋混凝土制成的基础本体，所述的基础本体设置在基坑内，基坑两侧固连有支撑土方，基坑底部设置有人工地基，所述的人工地基包括设置在土壤层上的三合土层、设置在三合土层上的沙子防震层和设置在沙子防震层上的防水层，所述的基础本体由固为一体的长方体A和长方体B构成，长方体A的长度和宽度小于长方体B的长度和宽度，长方体A位于长方体B的底面中部并且长方体A长轴方向的一端面与长方体B长轴方向的一端面平齐；所述的长方体B其上端面的中部设置轴向通槽，通槽的底壁中部间隔设置有平行于通槽长轴的承力地坪，每个承力地坪的两端分别与长方体A长轴方向的两端平齐；所述的通槽其底壁两侧分别设置有平行于通槽长轴的减震槽，每个减震槽的两端分别与长方体A长轴方向的两端平齐，每个减震槽的外侧壁分别与同侧的通槽侧壁共面，每个减震槽与相邻的承力地坪之间还设置有轨道地坪，所述轨道地坪的上端面高度小于承力地坪的上端面高度；所述的长方体B其位于通槽两侧的端面中部还设置有矩形槽，槽内设置有用以连接上部支撑桁架的预埋式连接钢板；所述的支撑桁架包括单元立柱、系统立柱和横梁，所述的单元立柱整体为箱型柱状结构，其对称设置在地基基础上端面两侧，两个单元立柱的上端面分别与横梁底面两端固连，两个单元立柱的下端分别与设置在地基基础上端面两侧的预埋式连接钢板固连，所述的系统立柱与单元立柱等高，系统立柱也对称设置在地基基础上端面两侧并分别与同侧的单元立柱固连，两个系统立柱的上端面平行设置有间距为零的横梁，两个系统立柱的下端分别与设置在地基基础上端面两侧的预埋式连接钢板固连，所述的横梁整体为箱型梁结构，其宽度等于单元立柱的宽度，横梁中部垂直于水平面设置有均布的用以安装气液增速液压缸的安装孔；所述的移动升降平台包括平台、承载车、同步升降装置和平行轨道，平行轨道与地基的轨道地坪固连，所述的平台整体为钢质矩形板状结构，其两侧对称设置有间隔平行的连接板，每个连接板上均设置有导向孔，所述的承载车对称设置在平台两侧的连接板下方并在轨道上运行，每个承载车两端分别通过导向柱与平台同一侧的两个连接板连接，每个承载车的两端均设置有同步升降装置并通过同步升降装置控制平台的升降；所述的承载车由两个车体通过连接杆组合而成，两个车体分别设置在平台同一侧的两个连接板下方，所述的车体整体为长方体结构，车体的下部两端均设置有轨道轮，车体上端面中部设有垂直于车体长度方向的通槽，通槽底壁中部设置有同步升降装置，同步升降装置两侧的通槽底壁上对称设置有导向柱，所述导向柱与对应的平台连接板上的导向孔相配合，所述连接杆前端与一个车体的后端固连，连接杆后端与另一车体的前端固连；所述的同步升降装置为同步油缸，同步油缸通过油缸座与车体通槽底壁固连，所述同步油缸的起始零位低于车体上端面；所述的承载车上还设置有同步电机，同步电机设置在承载车的一个车体的侧面并通过减速机构驱动该车体上一个轨道轮的轮轴。所述的阻尼缓冲装置由缸体、缸座、缸盖、活塞、连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型精密冲击试验系统，其特征是：包括：气液增速液压缸、冲击板、支撑桁架、移动升降平台、阻尼缓冲装置、边界约束装置和地基基础，整个试验系统由至少一套以上的气液增速液压缸作为动力源进行冲击载荷试验，所述的气液增速液压缸设置在支撑桁架上，气液增速液压缸的高速杆端设置有用于冲击试验的冲击板，支撑桁架设置在地基基础上并与地基基础形成封闭框架结构，所述的移动升降平台设置在地基基础上并位于支撑桁架下方，阻尼缓冲装置设置在移动升降平台中部，边界约束装置对称设置在移动升降平台上端面两侧，被撞击试件设置在阻尼缓冲装置上并通过边界约束装置夹紧定位；/n所述的地基基础包括由钢筋混凝土制成的基础本体，所述的基础本体设置在基坑内，基坑两侧固连有支撑土方，基坑底部设置有人工地基，所述的人工地基包括设置在土壤层上的三合土层、设置在三合土层上的沙子防震层和设置在沙子防震层上的防水层，所述的基础本体由固为一体的长方体A和长方体B构成，长方体A的长度和宽度小于长方体B的长度和宽度，长方体A位于长方体B的底面中部并且长方体A长轴方向的一端面与长方体B长轴方向的一端面平齐；所述的长方体B其上端面的中部设置轴向通槽，通槽的底壁中部间隔设置有平行于通槽长轴的承力地坪，每个承力地坪的两端分别与长方体A长轴方向的两端平齐；所述的通槽其底壁两侧分别设置有平行于通槽长轴的减震槽，每个减震槽的两端分别与长方体A长轴方向的两端平齐，每个减震槽的外侧壁分别与同侧的通槽侧壁共面，每个减震槽与相邻的承力地坪之间还设置有轨道地坪，所述轨道地坪的上端面高度小于承力地坪的上端面高度；所述的长方体B其位于通槽两侧的端面中部还设置有矩形槽，槽内设置有用以连接上部支撑桁架的预埋式连接钢板；/n所述的支撑桁架包括单元立柱、系统立柱和横梁，所述的单元立柱整体为箱型柱状结构，其对称设置在地基基础上端面两侧，两个单元立柱的上端面分别与横梁底面两端固连，两个单元立柱的下端分别与设置在地基基础上端面两侧的预埋式连接钢板固连，所述的系统立柱与单元立柱等高，系统立柱也对称设置在地基基础上端面两侧并分别与同侧的单元立柱固连，两个系统立柱的上端面平行设置有间距为零的横梁，两个系统立柱的下端分别与设置在地基基础上端面两侧的预埋式连接钢板固连，所述的横梁整体为箱型梁结构，其宽度等于单元立柱的宽度，横梁中部垂直于水平面设置有均布的用以安装气液增速液压缸的安装孔；/n所述的移动升降平台包括平台、承载车、同步升降装置和平行轨道，平行轨道与地基的轨道地坪固连，所述的平台整体为钢质矩形板状结构，其两侧对称设置有间隔平行的连接板，每个连接板上均设置有导向孔，所述的承载车对称设置在平台两侧的连接板下方并在轨道上运行，每个承载车两端分别通过导向柱与平台同一侧的两个连接板连接，每个承载车的两端均设置有同步升降装置并通过同步升降装置控制平台的升降；所述的承载车由两个车体通过连接杆组合而成，两个车体分别设置在平台同一侧的两个连接板下方，所述的车体整体为长方体结构，车体的下部两端均设置有轨道轮，车体上端面中部设有垂直于车体长度方向的通槽，通槽底壁中部设置有同步升降装置，同步升降装置两侧的通槽底壁上对称设置有导向柱，所述导向柱与对应的平台连接板上的导向孔相配合，所述连接杆前端与一个车体的后端固连，连接杆后端与另一车体的前端固连；所述的同步升降装置为同步油缸，同步油缸通过油缸座与车体通槽底壁固连，所述同步油缸的起始零位低于车体上端面；所述的承载车上还设置有同步电机，同步电机设置在承载车的一个车体的侧面并通过减速机构驱动该车体上一个轨道轮的轮轴。/n...

【技术特征摘要】
1.一种大型精密冲击试验系统，其特征是：包括：气液增速液压缸、冲击板、支撑桁架、移动升降平台、阻尼缓冲装置、边界约束装置和地基基础，整个试验系统由至少一套以上的气液增速液压缸作为动力源进行冲击载荷试验，所述的气液增速液压缸设置在支撑桁架上，气液增速液压缸的高速杆端设置有用于冲击试验的冲击板，支撑桁架设置在地基基础上并与地基基础形成封闭框架结构，所述的移动升降平台设置在地基基础上并位于支撑桁架下方，阻尼缓冲装置设置在移动升降平台中部，边界约束装置对称设置在移动升降平台上端面两侧，被撞击试件设置在阻尼缓冲装置上并通过边界约束装置夹紧定位；
所述的地基基础包括由钢筋混凝土制成的基础本体，所述的基础本体设置在基坑内，基坑两侧固连有支撑土方，基坑底部设置有人工地基，所述的人工地基包括设置在土壤层上的三合土层、设置在三合土层上的沙子防震层和设置在沙子防震层上的防水层，所述的基础本体由固为一体的长方体A和长方体B构成，长方体A的长度和宽度小于长方体B的长度和宽度，长方体A位于长方体B的底面中部并且长方体A长轴方向的一端面与长方体B长轴方向的一端面平齐；所述的长方体B其上端面的中部设置轴向通槽，通槽的底壁中部间隔设置有平行于通槽长轴的承力地坪，每个承力地坪的两端分别与长方体A长轴方向的两端平齐；所述的通槽其底壁两侧分别设置有平行于通槽长轴的减震槽，每个减震槽的两端分别与长方体A长轴方向的两端平齐，每个减震槽的外侧壁分别与同侧的通槽侧壁共面，每个减震槽与相邻的承力地坪之间还设置有轨道地坪，所述轨道地坪的上端面高度小于承力地坪的上端面高度；所述的长方体B其位于通槽两侧的端面中部还设置有矩形槽，槽内设置有用以连接上部支撑桁架的预埋式连接钢板；
所述的支撑桁架包括单元立柱、系统立柱和横梁，所述的单元立柱整体为箱型柱状结构，其对称设置在地基基础上端面两侧，两个单元立柱的上端面分别与横梁底面两端固连，两个单元立柱的下端分别与设置在地基基础上端面两侧的预埋式连接钢板固连，所述的系统立柱与单元立柱等高，系统立柱也对称设置在地基基础上端面两侧并分别与同侧的单元立柱固连，两个系统立柱的上端面平行设置有间距为零的横梁，两个系统立柱的下端分别与设置在地基基础上端面两侧的预埋式连接钢板固连，所述的横梁整体为箱型梁结构，其宽度等于单元立柱的宽度，横梁中部垂直于水平面设置有均布的用以安装气液增速液压缸的安装孔；
所述的移动升降平台包括平台、承载车、同步升降装置和平行轨道，平行轨道与地基的轨道地坪固连，所述的平台整体为钢质矩形板状结构，其两侧对称设置有间隔平行的连接板，每个连接板上均设置有导向孔，所述的承载车对称设置在平台两侧的连接板下方并在轨道上运行，每个承载车两端分别通过导向柱与平台同一侧的两个连接板连接，每个承载车的两端均设置有同步升降装置并通过同步升降装置控制平台的升降；所述的承载车由两个车体通过连接杆组合而成，两个车体分别设置在平台同一侧的两个连接板下方，所述的车体整体为长方体结构，车体的下部两端均设置有轨道轮，车体上端面中部设有垂直于车体长度方向的通槽，通槽底壁中部设置有同步升降装置，同步升降装置两侧的通槽底壁上对称设置有导向柱，所述导向柱与对应的平台连接板上的导向孔相配合，所述连接杆前端与一个车体的后端固连，连接杆后端与另一车体的前端固连；所述的同步升降装置为同步油缸，同步油缸通过油缸座与车体通槽底壁固连，所述同步油缸的起始零位低于车体上端面；所述的承载车上还设置有同步电机，同步电机设置在承载车的一个车体的侧面并通过减速机构驱动该车体上一个轨道轮的轮轴。


2.根据权利要求1所述的一种大型精密冲击试验系统，其特征是：所述的阻尼缓冲装置由缸体、缸座、缸盖、活塞、连接杆、承载板、缓冲块和导向杆构成，缸座通过螺栓与平台固连，缸体下端固设在缸座上并与缸座密封连接，缸盖固设在缸体上端并与缸体密封连接，活塞设置在缸体内并与缸体滑动密封配合，缸座上分别设置有与缸体内部相连通...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞朝，孙桂娟，高伟亮，杨建超，王幸，周松柏，卢志辉，孙志杨，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防工程研究院工程防护研究所，
类型：新型
国别省市：河南;41