一种组合式高g值半正弦冲击波形发生器及方法技术

本发明专利技术公开了一种组合式高g值半正弦冲击波形发生器及方法，包括储气罐、发射筒、组合式波形发生器和冲击活塞；储气罐内设置快放装置能够瞬间释放压缩气体，压缩气体推动冲击活塞沿发射筒做加速直线运动；冲击活塞与组合式波形发生器发生冲击碰撞，冲击活塞上的加速度传感器记录冲击过程的加速度信号，反映试件经历的冲击波形。采用纤维无纺织物、聚氨基甲酸酯、石棉三种材料介质构成组合式波形发生器，通过改变三种材料介质的配比，可以修正单一材料介质强非线性的问题，在高速冲击下获得波形完整且符合标准容差带的高g值半正弦冲击波形。本发明专利技术解决单一材料介质在高过载冲击条件下的非线性力学行为问题，获得符合标准容差带的半正弦波形。正弦波形。正弦波形。

【技术实现步骤摘要】
一种组合式高g值半正弦冲击波形发生器及方法


[0001]本专利技术属于力学环境与冲击测试
，具体涉及一种组合式高g值半正弦冲击波形发生器及方法。

技术介绍

[0002]在以航空航天为代表的军工领域中，飞行器自身结构及其机械部件、电子元器件在运行工作时，往往会面临颠簸、爆炸、冲击、振动等动态环境工况。经过不完全统计，武器装备在使用中的故障大约有30％与冲击环境有关，因此相关产品必须进行冲击试验。
[0003]为满足冲击测试的力学环境模拟，国内外均提出了一系列冲击试验标准，例如GJB 150
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18《军用设备环境实验方式》对冲击试验规定了三种波形，即半正弦波、后峰锯齿波及梯形波，其中半正弦波多用于描述系统碰撞并反弹的冲击效应，应用最为广泛。以波形发生器为核心结构元件的波形发生装置具有成本低、操作便利、可重复性高等优点，是目前使用最为广泛的冲击试验装置。目前常用的半正弦波形发生器多采用橡胶材料制成，以跌落式冲击试验台为主的冲击试验装备在已有的研究中，所生成的波形过载范围仅在几十g至几百g之间。对于过载在1000g以上的研究较少，显然无法满足当前的冲击实验需求。
[0004]随着航空航天飞行器和武器装备的高速发展，高g值冲击环境模拟试验愈发重要，设计出符合上述冲击试验标准的高g值冲击波形发生装置成为亟待解决的问题。传统的波形发生装置多采用单一的材料介质作为波形发生器，波形发生器的可设计性较为局限。与此同时，单一材料介质的波形发生器在高过载冲击与低过载冲击两种情况下，由于材料的力学特性的不同，导致波形存在显著的非线性行为，无法满足冲击标准的容差带要求。
[0005]所以，现有技术中还缺乏一种可设计程度高、成本低廉、符合冲击标准容差带的高g值半正弦冲击波形发生器。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种组合式高g值半正弦冲击波形发生器及方法，包括储气罐、发射筒、组合式波形发生器和冲击活塞；储气罐内设置快放装置能够瞬间释放压缩气体，压缩气体推动冲击活塞沿发射筒做加速直线运动；冲击活塞与组合式波形发生器发生冲击碰撞，冲击活塞上的加速度传感器记录冲击过程的加速度信号，反映试件经历的冲击波形。采用纤维无纺织物、聚氨基甲酸酯、石棉三种材料介质构成组合式波形发生器，通过改变三种材料介质的配比，可以修正单一材料介质强非线性的问题，在高速冲击下获得波形完整且符合标准容差带的高g值半正弦冲击波形。本专利技术解决单一材料介质在高过载冲击条件下的非线性力学行为问题，获得符合标准容差带的半正弦波形。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[0008]一种组合式高g值半正弦冲击波形发生器，包括底座、装弹舱、储气罐、发射筒、组合式波形发生器、缓冲尾座、导轨和冲击活塞；
[0009]所述装弹舱、发射筒和导轨固定安装在底座上；所述装弹舱与发射筒连接；
[0010]所述缓冲尾座安装在导轨上，缓冲尾座能够沿着导轨滑动，从而调节缓冲尾座与发射筒的相对位置；
[0011]所述组合式波形发生器安装在在缓冲尾座上靠近发射筒一端的夹具中；组合式波形发生器依次由两层纤维无纺织物、一层聚氨基甲酸酯、两层石棉组合而成；
[0012]所述冲击活塞内固定安装试件和加速度传感器，冲击活塞初始放置在装弹舱内；
[0013]所述装弹舱与储气罐相连；所述储气罐内储存有压缩空气，储气罐内设置快放装置能够瞬间释放压缩气体，压缩气体推动冲击活塞沿发射筒做加速直线运动；冲击活塞与组合式波形发生器发生冲击碰撞完成一次试验；冲击活塞上的加速度传感器记录整个冲击过程的加速度信号，反映试件经历的冲击波形。
[0014]优选地，所述储气罐内设压力传感器实时检测空气压力。
[0015]优选地，所述纤维无纺织物为工业羊毛毡。
[0016]优选地，所述纤维无纺织物、聚氨基甲酸酯和石棉的厚度均为5mm。
[0017]优选地，所述冲击活塞质量为11.37kg。
[0018]一种组合式高g值半正弦冲击波形发生方法，包括如下步骤：
[0019]步骤1：安装试件和加速度传感器，将试件用夹具固定在冲击活塞内部，将加速度传感器固定在冲击活塞尾部；
[0020]步骤2：将装有试件的冲击活塞装入装弹舱，锁紧装弹舱舱门，装夹完成；
[0021]步骤3：安装组合式波形发生器，将组合式波形发生器固定在缓冲尾座靠近发射筒一端的夹具上；
[0022]步骤4：使缓冲尾座沿导轨运动到距离发射筒端口指定位置；
[0023]步骤5：给储气罐充气，通过储气罐内的压力传感器观察空气压力大小，气压达到设定压力后，利用快放机构将储气罐的空气瞬间释放；
[0024]步骤6：冲击活塞在压缩空气的推动下，沿发射筒做加速直线运动，冲击组合式波形发生器，完成一次冲击；冲击活塞上的加速度传感器记录整个冲击过程的加速度信号，反映试件经历的冲击波形；
[0025]步骤7：冲击结束，使缓冲尾座沿导轨完成复位；
[0026]步骤8：更换试件，将冲击活塞从发射筒端口推放至装弹舱，更换组合式波形发生器，进行下一次试验。
[0027]本专利技术的有益效果如下：
[0028]1)本专利技术创新性地采用组合式波形发生器，在不同的冲击速度情况下可以通过调节组合式波形发生器材料介质的配比，解决单一材料介质在高过载冲击条件下的非线性力学行为问题，获得符合标准容差带的半正弦波形。
[0029]2)本专利技术打破了传统单一介质材料波形发生器的设计局限性，大大扩展了高g值波形发生器的设计空间，经试验证明本专利技术可以有效地生成5000g至10000g过载的半正弦冲击波形。
[0030]3)本专利技术将实现跻身国际前列的高过载波形发生器装备研制，填补我国在该领域的研制空白，为我国尖端武器装备、航空航天飞行器研制提高可靠的地面力学模型实验环境。
[0031]4)本专利技术制造简单、材料来源可靠、成本低廉，结合与之相配套的冲击实验台，能
够带来积极的社会经济效益。
附图说明
[0032]图1为本专利技术的正视图。
[0033]图2为本专利技术的三轴等视图。
[0034]图3为本专利技术组合式波形发生器侧视图和三轴等视图，(a)侧视图，(b)三轴等视图。
[0035]图4为本专利技术冲击活塞正视图和三轴等视图，(a)正视图，(b)三轴等视图。
[0036]图5为本专利技术实施例冲击结果示意图。
[0037]图中：1
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底座、2
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装弹舱、3
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储气罐、4
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发射筒、5
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组合式波形发生器、6
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缓冲尾座、7
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导轨、8
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冲击活塞、501和502
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纤维无纺织物、503
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聚氨基甲酸酯、504和505
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石棉。
具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合式高g值半正弦冲击波形发生器，其特征在于，包括底座、装弹舱、储气罐、发射筒、组合式波形发生器、缓冲尾座、导轨和冲击活塞；所述装弹舱、发射筒和导轨固定安装在底座上；所述装弹舱与发射筒连接；所述缓冲尾座安装在导轨上，缓冲尾座能够沿着导轨滑动，从而调节缓冲尾座与发射筒的相对位置；所述组合式波形发生器安装在在缓冲尾座上靠近发射筒一端的夹具中；组合式波形发生器依次由两层纤维无纺织物、一层聚氨基甲酸酯、两层石棉组合而成；所述冲击活塞内固定安装试件和加速度传感器，冲击活塞初始放置在装弹舱内；所述装弹舱与储气罐相连；所述储气罐内储存有压缩空气，储气罐内设置快放装置能够瞬间释放压缩气体，压缩气体推动冲击活塞沿发射筒做加速直线运动；冲击活塞与组合式波形发生器发生冲击碰撞完成一次试验；冲击活塞上的加速度传感器记录整个冲击过程的加速度信号，反映试件经历的冲击波形。2.根据权利要求1所述的一种组合式高g值半正弦冲击波形发生器及方法，其特征在于，所述储气罐内设压力传感器实时检测空气压力。3.根据权利要求1所述的一种组合式高g值半正弦冲击波形发生器及方法，其特征在于，所述纤维无纺织物为工业羊毛毡。4.根据权利要求1所述的一种组合式高g值半...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐丰，吴一鸣，张淞淇，王清华，张媛媛，索瞻，贾志华，
申请(专利权)人：西安百纳电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：