【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及物块碰撞试验，具体而言，涉及一种物块碰撞物性参数识别的试验系统及试验方法。
技术介绍
1、对于物块碰撞试验而言，为了使得碰撞物块获得初速度，通常借助牵引物块，通过绳索牵拉的方式使得碰撞物块获得初速度，其本质是将牵引物块的重力势能转化为碰撞物块的动能。该方法动能获取方式较为简单，适用范围广，成本较低，被广泛应用于碰撞物块的初速度获取。理论上，为了保证每次实验的初始条件相同，碰撞物块需要沿着一条直线加速，使碰撞物块每次获得相同的大小与方向的速度。
2、但是，传统的物块碰撞实验不能精确地控制碰撞物块的速度，并且在绳索牵引过程中难以保证运动轨迹的方向，使得碰撞具有较强的随机性，即每次的碰撞接触面都可能不同，从而增加碰撞动力学响应的测量难度。并且在发生碰撞时，牵引物块和牵引绳索也会参与到碰撞过程，引入附加质量从而导致实验测量过程中出现误差，在后续处理中难以对碰撞过程中物块的动力学行为进行解释。为了精确获得碰撞物块初速度，需要消除牵引物块的干扰。此外，传统装置往往存在碰撞物块与其接触面的摩擦力，该摩擦力对碰撞过程影响较大，需要尽可能降低摩擦力的影响。
3、在研究物块间的碰撞行为时，传统测量系统往往使用加速度传感器或应变计等单一测量系统记录响应，但由于碰撞时的高幅值冲击力，可能导致测量设备失效，单一测量设备的测量精度和可靠性较差。
4、在现有技术中并未发现关于物块碰撞试验的相关专利。在专利cn115561095a中公开了一种自适应智能可调节摆锤撞击试验装置，包括通过模块化基础框架、可变锤头和智
5、鉴于以上技术问题，特推出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种物块碰撞物性参数识别的试验系统及试验方法，用于解决传统试验研究中碰撞物块的初速度设定不精确、多次施碰和碰撞行为受摩擦影响较大等问题，并为碰撞物性参数的准确识别提供了一种可行的解决方案。
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提出了一种物块碰撞物性参数识别的试验系统，包括驱动装置、碰撞物块、被碰撞物块和测量装置，驱动装置包括：装置框架；冲锤，冲锤活动连接于装置框架上；高度调节组件，高度调节组件可调节冲锤的高度；
3、碰撞物块和被碰撞物块的位置相邻，冲锤摆动下落撞击碰撞物块，使得碰撞物块获得水平方向的初速度，碰撞物块撞击被碰撞物块；
4、测量装置可同时测量碰撞物块和被碰撞物块在撞击过程中的多种动力学响应信号，多种动力学响应信号包括应变响应、加速度响应和位移响应。
5、进一步的，试验系统还包括保护装置，保护装置包括多个滚动体，多个滚动体可至少沿一个方向自由转动，碰撞物块和被碰撞物块均放置于多个滚动体上。
6、进一步的，装置框架包括底座，保护装置还包括导轨和限位组件，导轨与底座邻接，导轨位于多个滚动体两侧，限位组件围设于碰撞物块和被碰撞物块的周向上。
7、进一步的，限位组件包括侧面保护支架和前部保护支架，侧面保护支架设置于碰撞物块和被碰撞物块的两侧，侧面保护支架位于导轨上，前部保护支架位于被碰撞物块的前部。
8、进一步的，多个滚动体为多个滚柱，导轨上沿碰撞物块移动方向设置有多个卡槽，多个滚柱的两端分别活动连接于卡槽内。
9、进一步的，高度调节组件包括牵引部和高度测量部，牵引部连接至冲锤，牵引部可调节冲锤的高度值，高度测量部可读取冲锤的实时高度值。
10、进一步的，牵引部包括牵引绳、牵引转轴和调节手柄，牵引绳的一端与冲锤连接，牵引绳的另一端缠绕于牵引转轴，调节手柄可带动牵引转轴旋转。
11、进一步的，高度测量部包括具有刻度的移动标尺，装置框架包括沿水平方向延伸的标尺滑轨，移动标尺可沿标尺滑轨移动，冲锤的后部设置有标杆部，标杆部可与移动标尺抵接。
12、进一步的，装置框架还包括顶架，牵引转轴设置于顶架的后部，标尺滑轨位于顶架一侧，移动标尺包括凹陷部，凹陷部与标尺滑轨卡接。
13、进一步的，装置框架还包括挂杆支架，挂杆支架固定在顶架上，挂杆支架沿水平方向延伸，冲锤的两侧分别具有挂杆，挂杆的一端与冲锤铰接，另一端与挂杆支架铰接。
14、进一步的，冲锤两侧的挂杆之间设置有连接物块，挂杆与挂杆支架铰接处设置有滚动轴承。
15、进一步的，冲锤底部设置有制动装置，制动装置包括止动块，底座上设置有止动槽，冲锤摆动到最低位置时，止动块与止动槽配合。
16、进一步的，冲锤包括冲头和配重块，冲头位于配重块的前端部，冲头与配重块之间可拆卸的连接。
17、进一步的，装置框架还包括多个立柱和多个支撑斜杆，多个立柱和多个支撑斜杆固定于底座和顶架之间。
18、进一步的，测量装置包括多个应变片和采集仪，多个应变片均连接至采集仪，多个应变片设置在碰撞物块和被碰撞物块靠近碰撞面的位置。
19、进一步的，测量装置还包括加速度传感器和刚性基座，两个刚性基座分别设置在碰撞物块和被碰撞物块的上表面，加速度传感器位于刚性基座的侧面。
20、进一步的，测量装置还包括高速摄像机和镝灯。
21、应用本专利技术的上述试验系统技术方案，至少实现了如下有益效果：
22、1、本试验系统通过设置冲锤摆动下落撞击碰撞物块，使得碰撞物块获得初速度，冲锤具有较大的质量，且在速度施加的过程中，能够保证冲锤自身的运动稳定性，使得本申请的加载方式能够保证碰撞物块获得初速度的方向与速率大小，能够保证在同一种工况测量时初始条件的随机性降低，同时加载方式较为简单方便，避免了绳索牵引等方式的繁琐。
23、2、本试验系统通过设置保护装置，将两物块受到的滑动摩擦改变为滚动摩擦，从而降低摩擦力对碰撞物块和被碰撞物块动力学行为的影响，提高测量过程中的动力学响应精度，并设置限位组件，用于激发后保护试验者及试验设备。
24、3、本试验系统通过采用多种测量设备，可同时采集应变响应、加速度响应和位移响应信号，并设计了各测量设备的具体位置，从而提高了响应测量的精度和可靠性。
25、4、本试验系统通过设置纯机械结构的高度调节组件，在驱动装置使用的时候能够便捷地实现冲锤高度的微调，使得碰撞物块能够获得更高精度的速度分布。
26、5、本试验系统通过设置制动装置，冲锤和碰撞物块碰撞后即分离，避免二次碰撞，两物块碰撞过程中没有外界能量的输入，避免了牵引物块的影响，且能够避免当碰撞物块质量较小时，其对外界干扰较为敏感而导致的动力学响应误差，从而获取更为精确的动力学响应。
27、6、本试验系统通过设置设计了可替换的冲头，能够适用于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种物块碰撞物性参数识别的试验系统，其特征在于：包括驱动装置、碰撞物块(23)、被碰撞物块(24)和测量装置，所述驱动装置包括：装置框架；冲锤(9)，所述冲锤(9)活动连接于所述装置框架上；高度调节组件，所述高度调节组件可调节所述冲锤(9)的高度；
2.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于：所述试验系统还包括保护装置，所述保护装置包括多个滚动体，所述多个滚动体可至少沿一个方向自由转动，所述碰撞物块(23)和所述被碰撞物块(24)均放置于所述多个滚动体上。
3.根据权利要求2所述的试验系统，其特征在于：所述装置框架包括底座(1)，所述保护装置还包括导轨(20)和限位组件，所述导轨(20)与所述底座(1)邻接，所述导轨(20)位于所述多个滚动体两侧，所述限位组件围设于所述碰撞物块(23)和所述被碰撞物块(24)的周向上。
4.根据权利要求3所述的试验系统，其特征在于：所述限位组件包括侧面保护支架(16)和前部保护支架(17)，所述侧面保护支架(16)设置于所述碰撞物块(23)和所述被碰撞物块(24)的两侧，所述侧面保护支架(16)位于所述导
5.根据权利要求4所述的试验系统，其特征在于：所述多个滚动体为多个滚柱(21)，所述导轨(20)上沿所述碰撞物块(23)移动方向设置有多个卡槽(22)，所述多个滚柱(21)的两端分别活动连接于所述卡槽(22)内。
6.根据权利要求3所述的试验系统，其特征在于：所述高度调节组件包括牵引部和高度测量部，所述牵引部连接至所述冲锤(9)，所述牵引部可调节所述冲锤(9)的高度值，所述高度测量部可读取所述冲锤(9)的实时高度值。
7.根据权利要求6所述的试验系统，其特征在于：所述牵引部包括牵引绳、牵引转轴(12)和调节手柄(11)，所述牵引绳的一端与所述冲锤(9)连接，所述牵引绳的另一端缠绕于所述牵引转轴(12)，所述调节手柄(11)可带动所述牵引转轴(12)旋转。
8.根据权利要求7所述的试验系统，其特征在于：所述高度测量部包括具有刻度的移动标尺(6)，所述装置框架包括沿水平方向延伸的标尺滑轨，所述移动标尺(6)可沿所述标尺滑轨移动，所述冲锤(9)的后部设置有标杆部(15)，所述标杆部(15)可与所述移动标尺(6)抵接。
9.根据权利要求8所述的试验系统，其特征在于：所述装置框架还包括顶架(4)，所述牵引转轴(12)设置于所述顶架(4)的后部，所述标尺滑轨位于所述顶架(4)一侧，所述移动标尺(6)包括凹陷部，所述凹陷部与所述标尺滑轨卡接。
10.根据权利要求9所述的试验系统，其特征在于：所述装置框架还包括挂杆支架(5)，所述挂杆支架(5)固定在所述顶架(4)上，所述挂杆支架(5)沿水平方向延伸，所述冲锤(9)的两侧分别具有挂杆(8)，所述挂杆(8)的一端与所述冲锤(9)铰接，另一端与所述挂杆支架(5)铰接。
11.根据权利要求10所述的试验系统，其特征在于：所述冲锤(9)两侧的所述挂杆(8)之间设置有连接物块(13)，所述挂杆(8)与所述挂杆支架(5)铰接处设置有滚动轴承。
12.根据权利要求3-11中的任一项所述的试验系统，其特征在于：所述冲锤(9)底部设置有制动装置(10)，所述制动装置(10)包括止动块，所述底座(1)上设置有止动槽，所述冲锤(9)摆动到最低位置时，所述止动块与所述止动槽配合。
13.根据权利要求12所述的试验系统，其特征在于：所述冲锤(9)包括冲头(7)和配重块，所述冲头(7)位于所述配重块的前端部，所述冲头(7)与所述配重块之间可拆卸的连接。
14.根据权利要求9所述的试验系统，其特征在于：所述装置框架还包括多个立柱(2)和多个支撑斜杆(3)，所述多个立柱(2)和所述多个支撑斜杆(3)固定于所述底座(1)和所述顶架(4)之间。
15.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于：所述测量装置包括多个应变片(25)和采集仪，所述多个应变片(25)均连接至所述采集仪，所述多个应变片(25)设置在所述碰撞物块(23)和所述被碰撞物块(24)靠近碰撞面的位置。
16.根据权利要求15所述的试验系统，其特征在于：所述测量装置还包括加速度传感器(27)和刚性基座(26)，两个所述刚性基座(26)分别设置在所述碰撞物块(23)和所述被碰撞物块(24)的上表面，所述加速度传感器(27)位于所述刚性基座(26)的侧面。
17.根据权利要求16所述的试验系统，其特征在于：所述测量装置还包括高速摄像机(28)和镝灯(29)。...
【技术特征摘要】
1.一种物块碰撞物性参数识别的试验系统，其特征在于：包括驱动装置、碰撞物块(23)、被碰撞物块(24)和测量装置，所述驱动装置包括：装置框架；冲锤(9)，所述冲锤(9)活动连接于所述装置框架上；高度调节组件，所述高度调节组件可调节所述冲锤(9)的高度；
2.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于：所述试验系统还包括保护装置，所述保护装置包括多个滚动体，所述多个滚动体可至少沿一个方向自由转动，所述碰撞物块(23)和所述被碰撞物块(24)均放置于所述多个滚动体上。
3.根据权利要求2所述的试验系统，其特征在于：所述装置框架包括底座(1)，所述保护装置还包括导轨(20)和限位组件，所述导轨(20)与所述底座(1)邻接，所述导轨(20)位于所述多个滚动体两侧，所述限位组件围设于所述碰撞物块(23)和所述被碰撞物块(24)的周向上。
4.根据权利要求3所述的试验系统，其特征在于：所述限位组件包括侧面保护支架(16)和前部保护支架(17)，所述侧面保护支架(16)设置于所述碰撞物块(23)和所述被碰撞物块(24)的两侧，所述侧面保护支架(16)位于所述导轨(20)上，所述前部保护支架(17)位于所述被碰撞物块(24)的前部。
5.根据权利要求4所述的试验系统，其特征在于：所述多个滚动体为多个滚柱(21)，所述导轨(20)上沿所述碰撞物块(23)移动方向设置有多个卡槽(22)，所述多个滚柱(21)的两端分别活动连接于所述卡槽(22)内。
6.根据权利要求3所述的试验系统，其特征在于：所述高度调节组件包括牵引部和高度测量部，所述牵引部连接至所述冲锤(9)，所述牵引部可调节所述冲锤(9)的高度值，所述高度测量部可读取所述冲锤(9)的实时高度值。
7.根据权利要求6所述的试验系统，其特征在于：所述牵引部包括牵引绳、牵引转轴(12)和调节手柄(11)，所述牵引绳的一端与所述冲锤(9)连接，所述牵引绳的另一端缠绕于所述牵引转轴(12)，所述调节手柄(11)可带动所述牵引转轴(12)旋转。
8.根据权利要求7所述的试验系统，其特征在于：所述高度测量部包括具有刻度的移动标尺(6)，所述装置框架包括沿水平方向延伸的标尺滑轨，所述移动标尺(6)可沿所述标尺滑轨移动，所述冲锤(9)的后部设置有标杆部(15)，所述标杆部(15)可与所述移动标尺(6)抵接。
9.根据权利要求8所述的试验系统，其特征在于：所述装置框架还包括顶架(4)，所述牵引转轴(12)设置于所述顶架(4)的后部，所述标尺滑轨位于所述顶架(4)一侧，所述移动标尺(6)包括凹陷部，所述凹陷部与所述标尺滑轨卡接。
10.根据权利要求9所述的试验系统，其特征在于：所述装置框架还包括挂杆支架(5)，所述挂杆支架(5)固定在所述顶架(4)上，所述挂杆支架(5)沿水平方向延伸，所述冲锤(9)的两侧分别具有挂杆(8)，所述挂杆(8)的一端与所述冲锤(9)铰接，另一端与所述挂杆支架(5)铰接。
11.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭星铭，兰天宝，王艳苹，吴耀祖，罗亚军，弓振邦，余顺利，盛锋，陆瑜滢，高宇，王鹤萤，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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