侧向载荷下加筋板动态极限强度试验装置及其试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及侧向载荷下加筋板动态极限强度试验装置及其试验方法，包括从左至右依次布置固定架、摆锤机构和升降机构；固定架侧面固装加筋板，摆锤机构上摆动安装摆锤，升降机构通过电磁释放器向上拉动摆锤，电磁释放器失电瞬间松开摆锤使其自由下摆并撞击加筋板；还有测试系统，包括设置于摆锤上的目标标记，摆锤下摆最低点正下方地基上安装光电开关，由光电开关感应目标标记经过时长；摆锤上还安装加速度传感器，加筋板上布置多组传感器组，传感器组、光电开关、加速度传感器和电磁释放器分别与数据采集系统电性连接，数据采集系统连接至测试主机；实现了加筋板在侧向载荷作用下的动态极限强度试验，极大地助力于船体结构的动态极限强度研究。

【技术实现步骤摘要】
侧向载荷下加筋板动态极限强度试验装置及其试验方法
本专利技术涉及极限强度试验装置
，尤其是一种侧向载荷下加筋板动态极限强度试验装置及其试验方法。
技术介绍
为了满足日益增长的海洋运输需求，商用船舶(如集装箱船)逐渐呈现出大型化、高速化的特征，使得船舶首部结构具有明显的外飘特征；当船舶在恶劣的海况中航行时，由于艏底及艉底出入水、外飘区域与波浪发生碰撞等情况下，船体会发生猛烈的砰击，进而引发剧烈的船体振动，称为砰击颤振。砰击颤振引起的高频振动弯矩与波浪诱导低频弯矩叠加时，会对船体总纵强度构成严重的威胁，使得船艏外飘结构呈现出典型的“瘦马”形式，严重时将使得结构发生破坏，造成巨大的经济损失、甚至威胁到人员的生命安全。根据国内外实船试验及模型试验的研究成果，砰击振动弯矩甚至达到了船体总波浪弯矩的30％～40％。因此，需要开展动态砰击载荷作用下加筋板结构极限强度研究。现有技术中，对于加筋板结构极限承载能力的研究均为面内准静态载荷作用下的研究，而对于侧向砰击载荷作用下的结构极限强度试验，由于其载荷施加方式较为困难、载荷量值难以控制、载荷作用时间测量困难等诸多因素而无法开展相关研究。
技术实现思路
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的侧向载荷下加筋板动态极限强度试验装置及其试验方法，从而实现了加筋板在侧向载荷作用下的动态极限强度试验，极大地助力于其极限强度研究。本专利技术所采用的技术方案如下：一种侧向载荷下加筋板动态极限强度试验装置，包括从左至右依次布置有固定架、摆锤机构和升降机构；朝向摆锤机构的固定架侧面固装有加筋板，所述摆锤机构上安装有摆锤，升降机构通过电磁释放器向上拉动摆锤，电磁释放器失电瞬间松开摆锤使其自由下摆并撞击加筋板；还包括测试系统，其结构为：包括设置于摆锤上的目标标记，位于摆锤下摆最低点正下方安装有光电开关，通过光电开关感应目标标记经过的时长；所述摆锤上还安装有加速度传感器，所述加筋板上布置有多组传感器组，所述传感器组、光电开关、加速度传感器和电磁释放器分别与数据采集系统电性连接，数据采集系统连接至测试主机。作为上述技术方案的进一步改进：所述升降机构调整电磁释放器向上拉动摆锤的高度；所述升降机构的结构为：包括前后间隔布置的支撑架，两个支撑架上方共同转动安装有转动轴，其中一个支撑架外侧面安装有电机，电机输出端朝上并在端头安装有相互啮合的齿轮组，齿轮组中的从动齿轮固定套装于转动轴端头；所述转动轴上绕装有钢丝绳，钢丝绳端头固装有电磁释放器；所述电机通过布置于支撑架外侧面下方的控制开关控制。单个支撑架顶端均配装有顶板，顶板和支撑架之间共同通过轴承与转动轴转动连接，顶板固定锁装于支撑架顶端。所述摆锤机构的结构为：包括前后间隔布置的立柱，两个立柱顶部共同转动安装有摆轴，摆轴中部转动安装有摆臂，摆臂端头固装摆锤。单个立柱前侧和后侧均固装有加强板，单个立柱顶端均配装有顶盖，顶盖和立柱之间共同通过轴承与摆轴转动连接，顶盖固定锁装于立柱顶端；所述摆轴与摆臂之间安装有轴承。所述固定架的结构为：包括前后间隔的加强架，单个加强架朝向摆锤机构的侧面均安装有立面板，两个立面板侧面共同通过紧固件锁装有加筋板。所述摆锤的锤头朝向加筋板，摆锤锤尾固设有吊环，电磁释放器与吊环挂装实现与摆锤的衔接。所述加筋板的加强筋位于背向摆锤的侧面；还包括将固定架、摆锤机构和升降机构容纳在内的隔离防护网；所述传感器组呈阵列有序布置于加筋板上，单组传感器组包括有应变传感器、位移传感器和加速度传感器。一种所述的侧向载荷下加筋板动态极限强度试验装置的试验方法，包括如下步骤：将加筋板安装于固定架上，通过螺栓锁装对加筋板的边界进行刚性固定；在加筋板侧面呈矩阵形式布置传感器组；根据设定的载荷大小确定摆锤的高度，并由升降机构经电磁释放器将摆锤提升至该高度，作为下摆的初始位置；在摆锤初始位置正下方布置激光测距仪，获得其初始位置实际高度；设置传感器组、加速度传感器的采样频率，开启数据采集系统；随后通过测试主机控制电磁释放器失电，摆锤自由下摆撞击加筋板；在摆锤下摆过程中，由光电开关反馈目标标记经过时长，获得摆锤实际的速度；由加速度传感器实时反馈摆锤摆动过程中的加速度，由传感器组实时反馈加筋板受撞击过程中的状态参数，并通过外部高速摄像机拍摄摆锤下摆撞击加筋板的过程；根据试验需求，在同量值载荷或变量值载荷下重复进行试验直至试验结束。作为上述技术方案的进一步改进：所述目标标记的长度设置为1cm，即经光电开关检测1cm长度上目标标记摆过的时间。本专利技术的有益效果如下：本专利技术结构紧凑、合理，操作方便，通过升降机构在不同高度释放摆锤确定施加载荷的大小，并由电磁释放器完成摆锤的提起及释放，通过固定架完成待试验加筋板的边界固定，通过摆锤上加速度传感器获得整个过程中其加速度变化情况，进而可以通过积分方式获得摆锤整个过程中的速度变化情况，适用于不同载荷量级下、不同尺度加筋板结构的动态极限强度试验，极大地助力于加筋板的极限强度研究，尤其是侧向载荷作用下的动态极限强度研究。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术测试系统的结构示意图。图3为本专利技术升降机构的结构示意图。图4为本专利技术摆锤机构的结构示意图。图5为图4的侧视图。图6为本专利技术固定架的结构示意图。图7为图6的俯视图。其中：1、固定架；2、摆锤机构；3、地基；4、升降机构；5、隔离防护网；6、数据采集系统；7、测试主机；8、摄像机；10、加筋板；11、立面板；12、加强架；101、加强筋；20、摆锤；21、加强板；22、立柱；23、摆轴；24、顶盖；25、摆臂；26、吊环；40、电磁释放器；41、支撑架；42、钢丝绳；43、转动轴；44、顶板；45、齿轮组；46、电机；47、控制开关；91、传感器组；92、光电开关；93、目标标记；94、加速度传感器；95、激光测距仪。具体实施方式下面结合附图，说明本专利技术的具体实施方式。如图1所示，本实施例的侧向载荷下加筋板动态极限强度试验装置，包括地基3，地基3上从左至右依次布置有固定架1、摆锤机构2和升降机构4；朝向摆锤机构2的固定架1侧面固装有加筋板10，摆锤机构2上摆动安装有摆锤20，升降机构4通过电磁释放器40向上拉动摆锤20，电磁释放器40失电瞬间松开摆锤20使其自由下摆并撞击加筋板10；如图2所示，还包括测试系统，其结构为：包括设置于摆锤20上的目标标记93，位于摆锤20下摆最低点正下方的地基3上安装有光电开关92，通过光电开关92感应目标标记93经过的时长；摆锤20上还安装有加速度传感器94，加筋板10上布置有多组传感器组91，传感器组91、光电开关92、加速度传感器94和电磁释放器40分别与数据采集系统6电性连接，数据采集系统6连接至测试主机7本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种侧向载荷下加筋板动态极限强度试验装置，其特征在于：包括从左至右依次布置有固定架(1)、摆锤机构(2)和升降机构(4)；朝向摆锤机构(2)的固定架(1)侧面固装有加筋板(10)，所述摆锤机构(2)上安装有摆锤(20)，升降机构(4)通过电磁释放器(40)向上拉动摆锤(20)，电磁释放器(40)失电瞬间松开摆锤(20)使其自由下摆并撞击加筋板(10)；还包括测试系统，其结构为：包括设置于摆锤(20)上的目标标记(93)，位于摆锤(20)下摆最低点正下方安装有光电开关(92)，通过光电开关(92)感应目标标记(93)经过的时长；所述摆锤(20)上还安装有加速度传感器(94)，所述加筋板(10)上布置有多组传感器组(91)，所述传感器组(91)、光电开关(92)、加速度传感器(94)和电磁释放器(40)分别与数据采集系统(6)电性连接，数据采集系统(6)连接至测试主机(7)。/n

【技术特征摘要】
1.一种侧向载荷下加筋板动态极限强度试验装置，其特征在于：包括从左至右依次布置有固定架(1)、摆锤机构(2)和升降机构(4)；朝向摆锤机构(2)的固定架(1)侧面固装有加筋板(10)，所述摆锤机构(2)上安装有摆锤(20)，升降机构(4)通过电磁释放器(40)向上拉动摆锤(20)，电磁释放器(40)失电瞬间松开摆锤(20)使其自由下摆并撞击加筋板(10)；还包括测试系统，其结构为：包括设置于摆锤(20)上的目标标记(93)，位于摆锤(20)下摆最低点正下方安装有光电开关(92)，通过光电开关(92)感应目标标记(93)经过的时长；所述摆锤(20)上还安装有加速度传感器(94)，所述加筋板(10)上布置有多组传感器组(91)，所述传感器组(91)、光电开关(92)、加速度传感器(94)和电磁释放器(40)分别与数据采集系统(6)电性连接，数据采集系统(6)连接至测试主机(7)。


2.如权利要求1所述的侧向载荷下加筋板动态极限强度试验装置，其特征在于：所述升降机构(4)调整电磁释放器(40)向上拉动摆锤(20)的高度；
所述升降机构(4)的结构为：包括前后间隔布置的支撑架(41)，两个支撑架(41)上方共同转动安装有转动轴(43)，其中一个支撑架(41)外侧面安装有电机(46)，电机(46)输出端朝上并在端头安装有相互啮合的齿轮组(45)，齿轮组(45)中的从动齿轮固定套装于转动轴(43)端头；所述转动轴(43)上绕装有钢丝绳(42)，钢丝绳(42)端头固装有电磁释放器(40)；所述电机(46)通过布置于支撑架(41)外侧面下方的控制开关(47)控制。


3.如权利要求2所述的侧向载荷下加筋板动态极限强度试验装置，其特征在于：单个支撑架(41)顶端均配装有顶板(44)，顶板(44)和支撑架(41)之间共同通过轴承与转动轴(43)转动连接，顶板(44)固定锁装于支撑架(41)顶端。


4.如权利要求1所述的侧向载荷下加筋板动态极限强度试验装置，其特征在于：所述摆锤机构(2)的结构为：包括前后间隔布置的立柱(22)，两个立柱(22)顶部共同转动安装有摆轴(23)，摆轴(23)中部转动安装有摆臂(25)，摆臂(25)端头固装摆锤(20)。


5.如权利要求4所述的侧向载荷下加筋板动态极限强度试验装置，其特征在于：单个立柱(22)前侧和后侧均固装有加强板(21)，单个立柱(22)顶端均配装有顶盖(24)，顶盖(24)和立柱(22)之间共同通过轴承与摆轴(23)转动连接，顶盖(24)固定锁装于立...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵南，胡嘉骏，王艺陶，刘俊杰，耿彦超，蒋彩霞，李政杰，夏劲松，董海波，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：江苏;32