【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冲击力学及防护工程领域，尤其涉及一种多重边界条件的夹层玻璃冲击试验装置及方法。
技术介绍
1、夹层玻璃具有透明、耐热、耐寒、耐湿，机械强度高等特性，被广泛应用于建筑结构、航空航天、船舶等众多领域中，近年来，采用模块化的柔性边界的夹层玻璃组合形式逐步出现。
2、目前夹层玻璃现有研究主要针对刚性边界条件冲击下玻璃破坏模式，缺少柔性边界条件冲击的内容，也缺乏能同时满足刚性、柔性边界冲击的试验装置。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种可同时用于夹层玻璃刚、柔性边界条件冲击的冲击试验装置及其冲击试验方法，以解决
技术介绍
中提出的目前工程上柔性边界夹层玻璃冲击性能研究的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种多重边界条件的夹层玻璃冲击试验装置，包括基础支撑系统、刚性边界冲击试验系统、柔性边界冲击试验系统，影像反射装置和落锤下落装置，所述基础支撑系统包括预制螺栓、底板、支撑框架、第一支撑顶板、顶部边界支撑板和固定螺栓，所述底板通过预制螺栓固定，所述支撑框架通过焊接与底板形成整体，所述第一支撑顶板通过固定螺栓与顶部边界支撑板相连接；所述刚性边界冲击试验系统包括夹持顶板、第一橡胶垫和夹持螺栓，通过所述夹持顶板夹持刚性边界冲击夹层玻璃试件，在所述刚性边界冲击夹层玻璃试件和板件之间设置第一橡胶垫，然后通过夹持螺栓连接夹持顶板和顶部边界支撑板，将刚性边界冲击试验系统与基础支撑系统组合；所述柔性边界冲击试验系统包括玻璃
4、为了将刚性边界冲击试验系统在基础支撑系统基础上，优选地，所述顶部边界支撑板外侧四角设置有个主螺栓孔，通过螺栓连接顶部边界支撑板与支撑框架构成试验架的骨架，所述顶部边界支撑板中部均匀间隔设置有副螺栓孔，通过螺栓连接顶部边界支撑板和夹持顶板。
5、为了能够清晰显示玻璃表面，用于记录玻璃试件下表面裂纹开展形态，进一步地，所述支撑框架上固定安装有电气开关和补光灯，所述电气开关和补光灯之间通过导线电性连接。
6、为了调整冲击位置，实现偏心冲击，优选地，所述电磁铁装置包括：转动安装在所述滑槽内的丝杆，所述丝杆上螺纹安装有电磁铁芯，所述电磁铁芯同时滑动安装在滑槽内；所述第二支撑顶板上固定安装有电机，所述电机输出端通过联轴器与丝杆转动连接。
7、为了增加试验多样性，优选地，所述的落锤块形状包括圆柱形、圆锥型、平板型和棱锥型；所述落锤块内部开设有内槽用于放置加速度传感器。
8、为了对落锤块进行缓冲，优选地，所述支撑框架上对称安装有两个缓冲盒，两个所述缓冲盒内通过缓冲件安装有缓冲板，对称所述缓冲板之间固定安装有钢化玻璃，所述钢化玻璃位于镜面上方。
9、为了分散落锤块的冲击力，进一步地，所述缓冲件包括固定安装在所述缓冲盒内的水平杆，所述水平杆上滑动安装有两个对称设置的滑块，所述滑块与缓冲板之间转动安装有缓冲臂，所述水平杆上套有第一弹簧，所述第一弹簧的两端分别与滑块和缓冲盒的内壁固定连接。
10、为了放置落锤块，方便拿取，优选地，所述落锤下落装置还包括：u形固定架，所述冲击试验系统和影像反射装置位于u形固定架的开口内；两个对称设置的固定板，所述固定板安装在u形固定架上，所述固定板上滑动安装有滑板，所述滑板上设置有放置槽。
11、为了在落锤块自由落体时不会进行阻碍，进一步地，所述固定板上固定安装有密封盒，所述密封盒内固定安装有线圈绕组，所述线圈绕组与电气开关之间通过导线连接，所述密封盒内滑动安装有金属柱，所述金属柱远离线圈绕组的一端固定安装有连接杆，所述连接杆与密封盒内壁之间固定连接有第二弹簧，所述密封盒上开设有安装槽，所述安装槽内转动安装有齿轮，所述连接杆上固定安装有能与齿轮啮合连接的齿条；所述滑板上开设有与齿轮相适配的齿槽。
12、一种多重边界条件的夹层玻璃冲击试验方法，操作步骤如下：
13、步骤1：根据试验要求选择开展刚性边界冲击试验或柔性边界冲击试验。
14、当开展刚性边界冲击试验时，设计加工刚性边界冲击夹层玻璃试件，通过顶部边界支撑板、夹持顶板夹持刚性边界冲击夹层玻璃试件，在刚性边界冲击夹层玻璃试件和夹具之间设置第一橡胶垫，然后通过夹持螺栓实现刚性边界冲击夹层玻璃试件四边固定约束；
15、当开展柔性边界冲击试验时，加工柔性边界冲击夹层玻璃试件，根据钢丝绳围绕边长u、孔边距玻璃边部的距离a、钢化玻璃的厚度t1以及开孔直径d，检查两孔的孔边距离b1、b2以及孔边距离玻璃角部的距离c是否满足要求。
16、两孔的孔边之间的距离应满足：
17、
18、b2＝u-2a-2d＞2t1
19、孔边距离玻璃角部的距离应满足：
20、
21、通过玻璃夹具连接柔性边界冲击夹层玻璃试件，钢丝绳穿过玻璃夹具后通过钢丝夹固定，通过卸扣连接第一支撑顶板和钢丝绳，实现柔性边界冲击夹层玻璃试件四边柔性约束；
22、步骤2：根据试验需求确定落锤块形状。根据冲击能量需求，选择落锤块重量并计算落锤块达到相应冲击能量需要抬升的高度，并调整液压缸移动落锤块至对应高度；
23、步骤3：将电磁铁装置通电，把落锤块吸附在电磁铁装置的正中心位置，然后调整电磁铁装置使其位于夹层玻璃试件设计冲击点的正上方；
24、步骤4：将影像反射装置安装好安置在装置正下方，将一台高速摄像机对准影像反射装置用于记录冲击过程中夹层玻璃试件下层玻璃的裂纹开展形态，另一台高速摄像机45°对准玻璃上表面，观察夹层玻璃试件上表面碎裂及裂纹开展形态；
25、步骤5：同步开启传感器信号采集系统和两台高速摄像机，释放落锤块，收集数据。
26、与现有技术相比，本专利技术提供了一种多重边界条件的夹层玻璃冲击试验装置及方法，具备以下有益效果：
27、1、该多重边界条件的夹层玻璃冲击试验装置，基于同一套支撑系统，可分别进行夹层玻璃刚性边界冲击试验和夹层玻璃柔性边界冲击试验。且可以开展夹层玻璃刚、柔性边界的冲击结果对比，助力夹层玻璃的基础研究；
28、2、该多重边界条件的夹层玻璃冲击试验装置，对试验场地要求低，无需大型的提升装置或者大型反力设施，且方便拆卸，试验场地需要空间小；
29、3、该多重边界条件的夹层玻璃冲击本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多重边界条件的夹层玻璃冲击试验装置，包括基础支撑系统(1)、刚性边界冲击试验系统(2)、柔性边界冲击试验系统(3)、影像反射装置(4)和落锤下落装置(5)，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种多重边界条件的夹层玻璃冲击试验装置，其特征在于，所述顶部边界支撑板(105)外侧四角设置有4个主螺栓孔(1051)，通过螺栓连接顶部边界支撑板(105)与支撑框架(103)构成试验架的骨架，所述顶部边界支撑板(105)中部均匀间隔设置有副螺栓孔(1052)，通过螺栓连接顶部边界支撑板(105)和夹持顶板(204)。
3.根据权利要求2所述的一种多重边界条件的夹层玻璃冲击试验装置，其特征在于，所述支撑框架(103)上固定安装有电气开关(15)和补光灯(16)，所述电气开关(15)和补光灯(16)之间通过导线电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种多重边界条件的夹层玻璃冲击试验装置，其特征在于，所述电磁铁装置(504)包括：
5.根据权利要求1所述的一种多重边界条件的夹层玻璃冲击试验装置，其特征在于，所述的落锤块(503)形状包括圆柱
6.根据权利要求1所述的一种多重边界条件的夹层玻璃冲击试验装置，其特征在于，所述支撑框架(103)上对称安装有两个缓冲盒(6)，两个所述缓冲盒(6)内通过缓冲件安装有缓冲板(7)，对称所述缓冲板(7)之间固定安装有钢化玻璃(8)，所述钢化玻璃(8)位于镜面(401)上方。
7.根据权利要求6所述的一种多重边界条件的夹层玻璃冲击试验装置，其特征在于，所述缓冲件包括固定安装在所述缓冲盒(6)内的水平杆(9)，所述水平杆(9)上滑动安装有两个对称设置的滑块(901)，所述滑块(901)与缓冲板(7)之间转动安装有缓冲臂(902)，所述水平杆(9)上套有第一弹簧(903)，所述第一弹簧(903)的两端分别与滑块(901)和缓冲盒(6)的内壁固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种多重边界条件的夹层玻璃冲击试验装置，其特征在于，所述落锤下落装置(5)还包括：
9.根据权利要求8所述的一种多重边界条件的夹层玻璃冲击试验装置，其特征在于，所述固定板(508)上固定安装有密封盒(10)，所述密封盒(10)内固定安装有线圈绕组(11)，所述线圈绕组(11)与电气开关(15)之间通过导线连接，所述密封盒(10)内滑动安装有金属柱(12)，所述金属柱(12)远离线圈绕组(11)的一端固定安装有连接杆(13)，所述连接杆(13)与密封盒(10)内壁之间固定连接有第二弹簧(14)，所述密封盒(10)上开设有安装槽(1001)，所述安装槽(1001)内转动安装有齿轮(1002)，所述连接杆(13)上固定安装有能与齿轮(1002)啮合连接的齿条(1301)；
10.一种多重边界条件的夹层玻璃冲击试验方法，采用权利要求1-9任一项所述的一种多重边界条件的夹层玻璃冲击试验装置，其特征在于，操作步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种多重边界条件的夹层玻璃冲击试验装置，包括基础支撑系统(1)、刚性边界冲击试验系统(2)、柔性边界冲击试验系统(3)、影像反射装置(4)和落锤下落装置(5)，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种多重边界条件的夹层玻璃冲击试验装置，其特征在于，所述顶部边界支撑板(105)外侧四角设置有4个主螺栓孔(1051)，通过螺栓连接顶部边界支撑板(105)与支撑框架(103)构成试验架的骨架，所述顶部边界支撑板(105)中部均匀间隔设置有副螺栓孔(1052)，通过螺栓连接顶部边界支撑板(105)和夹持顶板(204)。
3.根据权利要求2所述的一种多重边界条件的夹层玻璃冲击试验装置，其特征在于，所述支撑框架(103)上固定安装有电气开关(15)和补光灯(16)，所述电气开关(15)和补光灯(16)之间通过导线电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种多重边界条件的夹层玻璃冲击试验装置，其特征在于，所述电磁铁装置(504)包括：
5.根据权利要求1所述的一种多重边界条件的夹层玻璃冲击试验装置，其特征在于，所述的落锤块(503)形状包括圆柱形、圆锥型、平板型和棱锥型；
6.根据权利要求1所述的一种多重边界条件的夹层玻璃冲击试验装置，其特征在于，所述支撑框架(103)上对称安装有两个缓冲盒(6)，两个所述缓冲盒(6)内通过缓冲件安装有缓冲板(7)，对称所述缓冲板(7)之间固定安装有钢化玻璃(8)，所述钢化玻璃(8)位于镜...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐欣，胡晓东，张丽君，余志祥，许浒，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
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