多冲击波形发生装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种多冲击波形发生装置及方法，所述多冲击波形发生装置包括冲击台、加速度传感器、计算机控制系统、磁流变阻尼器、刚度可调弹簧、控制器和触发开关；冲击台包括台面和底座，加速度传感器安装在冲击台的台面上，用于测量台面的加速度信号并传输至计算机控制系统；磁流变阻尼器和刚度可调弹簧并联固定在冲击台的底座上，磁流变阻尼器和刚度可调弹簧构成波形发生器，控制器用于对磁流变阻尼器和刚度可调弹簧进行控制，计算机控制系统用于将进行所述控制的信息传递给控制器，触发开关用于检测出台面的运动，并将运动开始信号并传递给控制器。本发明专利技术能够实现多波形的主动控制，实现冲击试验的自动化。实现冲击试验的自动化。实现冲击试验的自动化。

【技术实现步骤摘要】
多冲击波形发生装置及方法


[0001]本专利技术涉及环境和可靠性试验领域，具体涉及一种多冲击波形发生装置及方法。

技术介绍

[0002]随着国家质量提升行动的深入开展，产品设备在研制、生产和鉴定过程中都要进行各方面的试验和检测，试验量和试验的复杂度增加。冲击试验是其中一项重要的试验内容，用于评估产品设备在其寿命期内可能经受的机械冲击环境下的结构和功能特性。目前冲击试验波形一般包括半正弦波、后峰锯齿波、梯形波。半正弦波主要使用毡垫和橡胶垫发生；后峰锯齿波主要使用铅坠发生；梯形波主要使用氮气罐发生。这些方法主要依靠经验来控制冲击力大小和波形发生器，且需通过多次预测试，效率较低且控制精确度不高，尤其在冲击响应谱试验中。此外铅坠为一次性使用，还需回收重铸。另外，现有技术还包括使用气缸、活塞、法兰及橡皮垫进行组合，通过改变橡皮垫、气缸内压力以及开关装置来发生上述波形；使用小孔油液阻尼来对波形进行控制，产生不同种波形；使用金属圆管扩张变形原理来实现梯形波等。上述方式存在重复性差、难以实现自动化等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种多冲击波形发生装置及方法，能够实现多波形的主动控制，实现冲击试验的自动化。
[0004]本专利技术的一个方面提供一种多冲击波形发生装置，包括冲击台、加速度传感器、计算机控制系统、磁流变阻尼器、刚度可调弹簧、控制器和触发开关；所述冲击台包括台面和底座，所述加速度传感器安装在所述冲击台的台面上，用于测量所述台面的加速度信号并传输至所述计算机控制系统；所述磁流变阻尼器和所述刚度可调弹簧并联固定在所述冲击台的底座上，所述磁流变阻尼器和所述刚度可调弹簧构成波形发生器，所述控制器用于对所述磁流变阻尼器和所述刚度可调弹簧进行控制，所述计算机控制系统用于将进行所述控制的信息传递给所述控制器，所述触发开关用于检测出所述台面的运动，并将运动开始信号并传递给所述控制器。
[0005]优选地，所述多冲击波形发生装置还包括安装夹具，所述安装夹具的下端与所述冲击台的底座固定连接，顶部设置有受冲击板，中间并联安装有所述磁流变阻尼器和所述刚度可调弹簧。
[0006]本专利技术的另一方面提供一种利用上述的多冲击波形发生装置的多冲击波形发生方法，包括：
[0007]步骤S1：将被测对象放置在所述冲击台的台面上；
[0008]步骤S2：在所述计算机控制系统中输入初始的目标波形函数a＝f(t)，t1≤t≤t2，并离散为加速度
‑
时间函数t
离散
为离散颗粒；
[0009]步骤S3：所述计算机控制系统根据目标波形函数得到目标阻尼函数和所述刚度可调弹簧的初始刚度，并根据所述目标阻尼函数以及所述磁流变阻尼器的特征函数计算出控制电流函数；
[0010]步骤S4：将所述刚度可调弹簧的刚度调节至所述初始刚度，使所述冲击台的台面开始运动，所述触发开关检测到所述台面的运动，将运动开始信号传递给所述控制器，所述计算机控制系统将所述控制电流函数传递给所述控制器，所述控制器利用所述控制电流函数对所述磁流变阻尼器进行控制，所述加速度传感器测量得到实际波形a(n)
实际
并传输至所述计算机控制系统；
[0011]步骤S5：所述计算机控制系统按照a(n)
下一次目标
＝a(n)
初始目标
+a(n)
本次目标
‑
a(n)
实际
计算下一次预试验的目标波形函数a(n)
下一次目标
，其中，a(n)
本次目标
为本次预试验的目标波形函数，a(n)
初始目标
为初始的目标波形函数，重复步骤S3
‑
S4进行下一次预实验，直到实际波形a(n)
实际
达到规定容差。
[0012]优选地，在步骤S3中，如下得到目标阻尼函数C(n)：
[0013][0014]其中，M为被测对象与所述台面的总重量；a(n)为台面的加速度；v0为台面的初始速度，即台面与波形发生器接触时的速度；t为台面与波形发生器接触后的时间，K为所述刚度可调弹簧的刚度，f
y
为库伦阻尼力。
[0015]优选地，设所述磁流变阻尼器的阻尼可调范围为[C1，C2]，将可控性最优定义为最小，通过数值方法得到台面的初始速度v0和所述刚度可调弹簧的初始刚度。
[0016]优选地，在步骤S4中，所述控制器接收到所述运动开始信号后开始计时，经过台面开始运动至台面与波形发生器接触前一刻所需时间Δt后，利用所述控制电流函数对所述磁流变阻尼器的阻尼和所述刚度可调弹簧的刚度进行控制。
[0017]优选地，在步骤S3中，如下计算出控制电流函数：
[0018]设电流加载时间为t
电流
，所述磁流变阻尼器在电流I
i
时的响应函数为i为正整数，则控制电流函数为：
[0019]取时的i，
[0020]优选地，所述目标波形包括标准的半正弦波、后峰锯齿波、梯形波以及不规则冲击波形。
[0021]本专利技术的多冲击波形发生装置及方法能够准确计算冲击工况并对阻尼进行精确控制，能够在不更换设备及配件、不进行多次预实验的情况下实现多波形的主动控制。
附图说明
[0022]图1为本专利技术一种实施方式的多冲击波形发生装置的构成示意图。
[0023]图2为本专利技术一种实施方式的多冲击波形发生方法的流程图。
[0024]图3为本专利技术一种实施方式的磁流变阻尼器的响应曲线。
[0025]图4为本专利技术一种实施方式的多冲击波形发生方法的试验效果图。
具体实施方式
[0026]为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面将结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。
[0027]本专利技术实施方式提供一种多冲击波形发生装置，本专利技术实施方式的多冲击波形发生装置的基本原理是使用刚度可变弹簧和磁流变阻尼器组合形成刚度可调、阻尼实时可变的系统，以此系统作为冲击试验中的波形发生器，通过改变刚度和阻尼来实现对冲击波形的控制。
[0028]图1为本专利技术一种实施方式的多冲击波形发生装置的构成示意图。如图1所示，本专利技术实施方式的多冲击波形发生装置包括冲击台、加速度传感器2、计算机控制系统3、磁流变阻尼器4、刚度可调弹簧5、控制器6和触发开关7。
[0029]冲击台包括台面1和底座11，在进行冲击试验时，被测对象放置于冲击台的台面1上，冲击台可以是垂直冲击台、水平冲击台、摆锤冲击台或者其他类型的冲击台。图1的例子中，冲击台为垂直冲击台，台面1可以在重力的作用下向下运动，与波形发生器冲击产生冲击波形。
[0030]加速度传感器2安装在冲击台的台面1上，用于测量台面1的加速度信号并传输至计算机控制系统3。磁流变阻尼器4和刚度可调弹簧5并联固定在所述冲击台的底座11上。磁流变阻尼器4和刚度可调弹簧5组合形成冲击试验中的波形发生器，来实现冲击本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多冲击波形发生装置，其特征在于，包括冲击台、加速度传感器、计算机控制系统、磁流变阻尼器、刚度可调弹簧、控制器和触发开关；所述冲击台包括台面和底座，所述加速度传感器安装在所述冲击台的台面上，用于测量所述台面的加速度信号并传输至所述计算机控制系统；所述磁流变阻尼器和所述刚度可调弹簧并联固定在所述冲击台的底座上，所述磁流变阻尼器和所述刚度可调弹簧构成波形发生器，所述控制器用于对所述磁流变阻尼器和所述刚度可调弹簧进行控制，所述计算机控制系统用于将进行所述控制的信息传递给所述控制器，所述触发开关用于检测出所述台面的运动，并将运动开始信号并传递给所述控制器。2.如权利要求1所述的多冲击波形发生装置，其特征在于，还包括安装夹具，所述安装夹具的下端与所述冲击台的底座固定连接，顶部设置有受冲击板，中间并联安装有所述磁流变阻尼器和所述刚度可调弹簧。3.一种利用权利要求1或2所述的多冲击波形发生装置的多冲击波形发生方法，其特征在于，包括：步骤S1：将被测对象放置在所述冲击台的台面上；步骤S2：在所述计算机控制系统中输入初始的目标波形函数a＝f(t)，t1≤t≤t2，并离散为加速度
‑
时间函数t
离散
为离散颗粒；步骤S3：所述计算机控制系统根据目标波形函数得到目标阻尼函数和所述刚度可调弹簧的初始刚度，并根据所述目标阻尼函数以及所述磁流变阻尼器的特征函数计算出控制电流函数；步骤S4：将所述刚度可调弹簧的刚度调节至所述初始刚度，然后使所述冲击台的台面开始运动，所述触发开关检测到所述台面的运动，将运动开始信号传递给所述控制器，所述计算机控制系统将所述控制电流函数传递给所述控制器，所述控制器利用所述控制电流函数对所述磁流变阻尼器进行控制，所述加速度传感器测量得到实际波形a(n)
实际
并传输至所述计算机控制系统；步骤S5：所述计算机控制系统按照a(n)
下一次目标
＝a(n)
初始目标
+...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡莞鑫，商一奇，欧阳海宁，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：