一种新型试样边界瞬时跟随开环加载方法、系统及终端技术方案

本发明专利技术属于智能制造装备技术领域，公开了一种新型试样边界瞬时跟随开环加载方法、系统及终端，试样通过螺栓安装在两个反力架之间，其中一端放置有加载油缸，加载油缸与反力架和试样通过弹簧连接，加载油缸采用特殊设计的高速反应结构设计，油缸分为两个部分，有杆腔和无杆腔；前端为前置油缸加载活塞部分，有杆腔通过大流量阀连接副油箱；后端为快速响应装置无杆腔，与蓄能器组的高压气体相连接。本发明专利技术可提供试样大吨位边界荷载，能真实反应实际足尺结构件受力情况；试样受冲击产生瞬时大变形时，系统可在瞬时响应并补上边界荷载，实现跟随加载；通过设计串联油箱，保证大吨位加载所需油量的同时加快油源散热。需油量的同时加快油源散热。需油量的同时加快油源散热。

【技术实现步骤摘要】
一种新型试样边界瞬时跟随开环加载方法、系统及终端


[0001]本专利技术属于智能制造装备
，尤其涉及一种新型试样边界瞬时跟随开环加载方法、系统及终端。

技术介绍

[0002]目前结构设计主要考虑结构在服役过程中受到的静态荷载，但实际情况下结构也有可能遭受到车辆、船舶甚至导弹等意外动态荷载的作用，严重威胁结构的生命周期及人民的生命财产安全。现有的测试方法中，试样为等比例缩小试样，不是原尺寸试样，缩尺试样所需边界荷载很小，对边界加载系统的功能、参数指标要求较低，且试样边界加载方式及系统较为简单，仅在试件一端放置加载油缸及弹簧，只能满足静态试验和小能量冲击试验的加载边界条件需求。
[0003]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0004]1.试样为等比例缩小试样，缩小试样所需边界加载力大小同时根据一定比例进行缩放，边界荷载缩小后达到响应荷载所需要的油缸吨位、跟随加载速度、系统反应时间及油量等要求降低，响应降低对整个边界加载设备及系统的要求。但由于缩尺试件和足尺试件的差异，缩尺试验不能反映原尺寸试样在受到外部大吨位载荷下的实际受力情况，需要开展足尺结构件大能量冲击试验；
[0005]2.足尺结构件大能量冲击试验需要的边界加载载荷较大，另外由于试验冲击能量较大，瞬时冲击下试件迅速凹陷产生大变形，边界发生位移及偏转。边界加载系统需要在极短时间内做出反应，在试样边界变形的过程中迅速释放液压油，调整油缸推进长度及方向，以保证瞬时边界加载载荷恒定。目前仅通过布置油缸及弹簧，无法满足大吨位荷载的瞬时跟随加载，加载边界条件无法保持恒定，会造成足尺构件大能量冲击试验结果不准确。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种新型的试样边界瞬时跟随开环加载方法及系统。
[0007]本专利技术是这样实现的，在冲击测试前，样品一端要加载恒定的压力。当样品测试时，在冲击载荷作用下样品会发生弯曲变形，导致样品端的压力会出现下降变化，为了试验过程的准确性，当测试系统测得压力出现细微变化时，液压系统的控制阀会打开，瞬时补充液压油和氮气到油缸，使得样品端维持恒定的压力。因为冲击载荷作用在样品的时间大概是十几毫秒，所以在十几毫秒内，要完成压力监测、控制阀打开、油气补充、压力维持恒定等一整套实验过程。
[0008]进一步，新型试样边界瞬时跟随开环加载方法包括：试样通过螺栓安装在两个反力架之间，其中一端放置有加载油缸，加载油缸与反力架和试样通过弹簧连接，加载油缸采用特殊设计的高速反应结构设计，油缸分为两个部分，有杆腔和无杆腔。
[0009]进一步，新型试样边界瞬时跟随开环加载方法还包括：前端为前置油缸加载活塞
部分，有杆腔通过大流量阀连接副油箱；后端为快速响应装置无杆腔，与蓄能器组的高压气体相连接。
[0010]进一步，进行试验时，活塞前端顶住试样，顶出力最大600吨，活塞最大行程500毫米；后端无杆腔两腔体保持油气平衡状态；当做冲击试验时，样品在冲击力作用下发生瞬间变形收缩，油缸和样品接触端压力瞬时下降，控制系统通过压力传感器检测到压力下降变化，发出控制信号，控制加载油缸后腔的液压油和高压气体会迅速推动活塞向前移动以持续保持试验力的恒定，加载油缸的跟随加载速度可以达到7m/s。
[0011]进一步，加载油缸有杆腔的液压油会通过大流量泄油口流回副油箱。油缸系统的压力经过控制系统计算，可以控制加载力值大于80％恒定保载力。
[0012]本专利技术的另一目的在于提供一种应用所述的新型试样边界瞬时跟随加载方法的新型试样边界瞬时跟随加载系统，新型试样边界瞬时跟随开环加载系统包括：
[0013]副油箱、加载油缸、蓄能器组、液压源、弹簧。
[0014]副油箱：加载油缸快速加载工作时，将加载油缸活塞杆腔的液压油快速推出，通过大直径油管回流到副油箱，此时的回油管回油是无阻力的。
[0015]加载油缸：600吨加载油缸采用特殊设计的高速反应结构设计，油缸分为两个部分，前端为加载活塞部分，有杆腔通过大流量阀连接副油箱；后端为快速响应装置，与蓄能器组的高压气体相连接。当试验时，活塞前端顶住试样，后端两腔体保持油气平衡状态。当前端失压，后腔的高压气体会迅速推动活塞向前移动以达到新的稳定位置。油缸系统的压力经过计算，可以控制加载力值大于80％保载力计算：600吨油缸：缸径：520mm，杆径480mm，行程500mm；最大被动加载速度7m/s，行程70mm。
[0016]经计算：油缸加载面积(无杆腔)：212264mm2；回油面积(有杆腔)：31400mm2；无杆腔所需流量：89150L/min；回油腔流量：13188L/min。
[0017]蓄能器组：蓄能器组为高压氮气瓶组，通过高压管路和油缸的无杆腔连接，高压气体的流动速度要大于液压油的流动速度。当活塞前端失压出现压力变化时，通过蓄能器将高压其他瞬时释放，推动油缸活塞瞬时工作。
[0018]液压源：有油箱、液压油、电磁换向阀、大流量伺服阀、电机、油泵等等液压配件组合而成，给油缸提供高速大流量的液压油，和蓄能器组配合使用为油缸提供高速的动力。
[0019]本专利技术的另一目的在于提供一种计算机设备，计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行所述的新型试样边界瞬时跟随开环加载方法的步骤。
[0020]本专利技术的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行所述的新型试样边界瞬时跟随开环加载方法的步骤。
[0021]本专利技术的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，信息数据处理终端用于实现所述的新型试样边界瞬时跟随开环加载系统。
[0022]结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
[0023]第一，本专利技术通过设计动态液压跟随加载系统，可提供试样大吨位边界荷载,能真实反应实际足尺结构件受力情况。样品预制养护后，将样品吊装到落锤试验区域，并和大型
反力架组合在一块，准备冲击试验。此时将动态加载油缸安装在长期加载装置机构上，并将液压跟随系统、控制系统和动态加载油缸连接。上述工作准备完毕后，在控制系统的控制下，动态油缸开始供油，给样品缓慢施加压力，同时在控制系统的控制下，静态油缸开始缓慢降低压力，在此过程中有控制系统同时控制动态加载油缸和静态油缸，样品在恒定压力下实现、静态油缸的切换工作。
[0024]600吨加载油缸采用特殊设计的高速反应结构设计，油缸分为两个部分，前端为加载活塞部分，有杆腔通过大流量阀连接副油箱；后端为快速响应装置，与蓄能器组的高压气体相连接。当试验时，活塞前端顶住试样，后端两腔体保持油气平衡状态。当前端失压，后腔的高压气体会迅速推动活塞向前移动以达到新的稳定位置。油缸系统的压力经过计算，可以控制加载力值大于80％保载力
[0025]第二，本专利技术试样受冲击产生瞬时大变形时，系统可在瞬时响应并补上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型试样边界瞬时跟随开环加载方法，其特征在于，在冲击测试前，样品一端要加载恒定的压力；当样品测试时，在冲击载荷作用下样品会发生弯曲变形，导致样品端的压力会出现下降变化，为了试验过程的准确性，当测试系统测得压力出现细微变化时，液压系统的控制阀会打开，瞬时补充液压油和氮气到油缸，使得样品端维持恒定的压力。2.如权利要求1所述的新型试样边界瞬时跟随开环加载方法，其特征在于，包括：试样通过螺栓安装在两个反力架之间，其中一端放置有加载油缸，加载油缸与反力架和试样通过弹簧连接，加载油缸采用特殊设计的高速反应结构设计；油缸分为两个部分，有杆腔和无杆腔。3.如权利要求1所述的新型试样边界瞬时跟随开环加载方法，其特征在于，新型试样边界瞬时跟随开环加载方法还包括：前端为前置油缸加载活塞部分，有杆腔通过大流量阀连接副油箱；后端为快速响应装置无杆腔，与蓄能器组的高压气体相连接。4.如权利要求1所述的新型试样边界瞬时跟随开环加载方法，其特征在于，进行试验时，活塞前端顶住试样，顶出力最大600吨，活塞最大行程500毫米；后端无杆腔两腔体保持油气平衡状态；当做冲击试验时，样品在冲击力作用下发生瞬间变形收缩，油缸和样品接触端压力瞬时下降，控制系统通过压力传感器检测到压力下降变化，发出控制信号，控制加载油缸后腔的液压油和高压气体会迅速推动活塞向前移动以持续保持试验力的恒定，加载油缸的跟随加载速度可以达到7m/s。5.如权利要求1所述的新型试样边界瞬时跟随开环加载方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：于鹏，云惟经，黄心恒，隗广，王本钊，冯道超，
申请(专利权)人：济南商泰试验仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：