本发明专利技术公开了一种落锤式多功能柔性复合材料冲击试验测量装置，包含冲击实验单
元，该装置还设置有瞬态力和位移测试单元，包括传感器支持套，压电力传感器，光栅
尺，光电传感器，稳压电源，电荷放大器和信号放大器，该测试单元可拆卸的安装于冲
击试验单元内，压电力传感器位于传感器支持套内，其输出端与电荷放大器连接，传感
器支持套被安装于锤头上端，光栅尺与传感器支持套位于同一水平线，且光栅尺可以随
锤头同步运动，在底座上设有光电传感器，该光电传感器位于光栅尺下方，由稳压电源
提供激励电压，光电传感器的信号输出端与信号放大器连接。该装置结构简单、集成度
高，成本低，能提供复合材料在小能量测试中的实验数据。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于一种冲击实验装置，特别是一种多功能柔性复合材料冲击试验装置。
技术介绍
暴露在可能遭受冲击环境或可能被滥用的设备、结构或材料的抗冲击性能对许多工 业来说是非常重要的，因此对材料受冲击后性能的变化进行研究具有重大意义。就目前 而言，对材料冲击响应的研究可以分为高速冲击和低速冲击两大类。低速冲击实验方法 主要有摆锤式冲击试验、落锤式冲击试验和拉冲试验。落锤式实验仪可以逼真的模拟常见的碎片和落体冲击情况，更好的测定材料的第三维抗冲击性能;而且冲击头形状，尺寸， 边界条件，冲击速度等都可以根据实验设计要求而灵活改变，目前普遍使用的落锤式实 验仪主要是针对塑料、玻璃、陶瓷等非金属和金属制品的强度检验，到目前为止，都没 有专门对柔性复合材料进行小能量测试的试验设备。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构简单、功能集成度高，成本低廉、数据采集、显示 和保存方便，能可靠提供复合材料在小能量测试中实验数据的多功能柔性复合材料冲击 试验装置。实现本专利技术目的的技术解决方案为 一种落锤式多功能柔性复合材料冲击试验测量 装置，由底座、顶板、第一、第二导柱、定锤、落锤、锤头、衬底构成了冲击实验单元， 第一导柱、第二导柱设置于底座上，定锤设置于两导柱中上部位置，落锤位于定锤下方 与锤头采用可拆卸的固定连接，落锤可沿第一、第二导柱自由滑动，在底座上定锤的下 方的位置处设有衬底，该装置还设置有瞬态力和位移测试单元，它包括传感器支持套、 压电力传感器、光栅尺、光电传感器、稳压电源、电荷放大器和信号放大器，该瞬态力 和位移测试单元可拆卸的安装于冲击试验单元内，位于传感器支持套内的压电力传感器 的输出端与电荷放大器连接，传感器支持套被安装于缍头上端，光栅尺与传感器支持套 位于同一水平线，且光栅尺可以随锤头同步运动，在底座上设有光电传感器，该光电传 感器位于光栅尺下方，由稳压电源提供激励电压，光电传感器的信号输出端与信号放大 器连接。本专利技术与现有技术相比，其显著优点K适应于小能量(S60J)针对柔性复合材料的冲击试验，可以直接测量不同高度和不同重量的物体，以不同的锤头对材料的冲击， 从而模拟实际中不同的冲击方式，评估材料的抗冲吸能特性；2、该装置可以对复合材 料进行拉伸、压縮和准静态侵彻试验，对所设计复合材料的性能进行定量的评估和机理 上的分析；3、可进行试验数据的采集和实时显示，通过数据处理，可以获得位移一时 间、力一位移、力一时间、加速度一位移等多种曲线；4、试验装置为普通立式，零部 件的设计模块化，结构简单、易加工，设备造价经济实用，易根据对所测参数精度和方 式的要求扩展设备性能便。 附图说明图1是本专利技术的正面结构示意图。图2是本专利技术的侧面结构示意图。图3是本专利技术的手动开关的结构示意图。图4是本专利技术中上夹具的结构示意图。图5是本专利技术中传感器支持套的结构示意图。图6是本专利技术中下夹具的结构示意图。图7是本专利技术系统组成结构示意图。图8是本专利技术系统实际所测得的冲击曲线图图9是本专利技术经数据处理后得到的时间一冲击力一位移曲线图。图IO是本专利技术经数据处理后得到的力一位移曲线图。图11是本专利技术经数据处理后得到的位移一吸收能曲线图。图12是本专利技术系统实际所测得的拉伸曲线图。图13是本专利技术经数据处理后的拉伸曲线图。 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。结合图1， 一种落锤式多功能柔性复合材料冲击试验测量装置，由底座、顶板1、 第一、第二导柱2、 37 、定锤3，落锤4、锤头7、衬底9构成了冲击实验单元，第一 导柱2、第二导柱37设置于底座11上，定锤3设置于两导柱2中上部位置，落锤4位 于定锤3下方与锤头7采用可拆卸的固定连接，落锤4可沿第一、第二导柱2、 37自由 滑动，在底座ll上定锤3的下方的位置处设有衬底9，其特征在于该装置还设置有瞬态力和位移测试单元，它包括传感器支持套6、压电力传感器17、光栅尺5、光电传感 器10、稳压电源、电荷放大器和信号放大器，该瞬态力和位移测试单元可拆卸的安装于 冲击试验单元内，位于传感器支持套6内的压电力传感器17的输出端与电荷放大器连 接，传感器支持套6被安装于锤头7上端，光栅尺5与传感器支持套6位于同一水平线， 结合图5，传感器支持套6包括三个部分，分别为传感器支持套上部15，传感器支持套 中部16，传感器支持套下部18，三个部分之间由螺纹连接，压电力传感器17被安装在 传感器支持套中部18内，保证压电力传感器17在竖直方向上受力。光栅尺5可以随锤 头7同步运动，在底座11上设有光电传感器10，该光电传感器位10于光栅尺5下方， 由稳压电源提供激励电压，光电传感器10的信号输出端与信号放大器连接。定锤3上还设有手动开关36，结合图3，该手动开关36包括外罩31、滑套32、塔 式弹簧33和底座34，底座34的环壁上设有6个均匀分布和水平方向呈一定角度的通孔， 通孔内设有钢珠，底座34外设有滑套32，在滑套32上开有环型槽，该槽的位置与底座 34上通孔的位置相对应，塔式弹簧33位于底座34和滑套32之间，滑套32外部设有外 罩31，外罩31和底座34之间采用螺纹连接。该柔性复合材料冲击试验测量装置还设有纤维拔出和准静态侵彻单元，包括直线电 机12，支撑板8、直线导轨13，配套使用的上夹具和下夹具，在支撑板8中部设有直线 电机12，直线导轨13与直线电机12连接，上夹具安装在直线导轨13的下部，下夹具 安装在底座11上位于上夹具的下方。在纤维拔出和准静态侵彻单元内可拆卸的安装有 瞬态力和位移测试单元，传感器支持套6安装在上夹具和直线导轨13之间，压电力传 感器17安装在传感器支持套6中。上夹具包括夹具支架20和夹头21，夹具支架20和 传感器支持套由连接螺栓19连接，夹头21两边设有手动旋钮23，可向内旋紧夹紧夹持 物；下夹具包括支撑螺杆24、张紧手柄25、支撑夹板26、夹板27、第一导轨28 、第 二导轨35、导轨底座29、滑块30，在导轨底座29上设有两条平行的雁型槽,在第一导 轨28，第二导轨35的下部也设有雁型槽，滑块置于导轨底座和第一导轨， 第二导轨的下部的雁型槽内,将导轨底座29和第一导轨28、第二导轨35连接，支撑 螺杆24和支撑夹板26连接，支撑夹板26与夹板27通过普通螺栓连接，位于第一导轨 28和第二导轨35之间，张紧手柄25通过螺杆与支撑夹板26连接。本专利技术装置的系统组成结构如图7所示，进行冲击试验时，将重量已调至所需要求的落锤4用手托至位于所需高度的定锤3处，定锤3上有手动开关36可以嵌入固定落 锤4，并将试样在衬底9上固定夹好，开启电荷放大器，调整好放大倍数和低通频率、 光电传感器10电源和计算机中的测试软件，选择扫描频率；测试时按动手动开关的滑 套32，手动开关滑套32下滑至其本身凹槽与手动开关底座34的直孔相配合处，孔中的 钢珠即受落锤4重力所产生压力的影响向外凸出，落锤4即因没有了阻力而自由下落冲 击试样，因塔式弹簧33的回弹力作用手动开关滑套32回到原处；落锤4下落过程中， 光栅尺5首先与光电传感器10接触，从光电传感器10中间以0. 1-0. 3mm之间的间隔通 过，此距离可以帮助采集到足够的数据点，常用的间隔距离是0.25mm。光电传感本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种落锤式多功能柔性复合材料冲击试验测量装置，由底座［１１］、顶板［１］、第一、第二导柱［２、３７］、定锤［３］、落锤［４］、锤头［７］、衬底［９］构成了冲击实验单元，第一导柱［２］、第二导柱［３７］设置于底座［１１］上，定锤［３］设置于两导柱［２］中上部位置，落锤［４］位于定锤［３］下方与锤头［７］采用可拆卸的固定连接，落锤［４］可沿第一、第二导柱［２、３７］自由滑动，在底座［１１］上定锤［３］的下方的位置处设有衬底［９］，其特征在于：该装置还设置有瞬态力和位移测试单元，它包括传感器支持套［６］、压电力传感器［１７］、光栅尺［５］、光电传感器［１０］、稳压电源、电荷放大器和信号放大器，该瞬态力和位移测试单元可拆卸的安装于冲击试验单元内，位于传感器支持套［６］内的压电力传感器［１７］的输出端与电荷放大器连接，传感器支持套［６］被安装于锤头［７］上端，光栅尺［５］与传感器支持套［６］位于同一水平线，且光栅尺［５］可以随锤头［７］同步运动，在底座［１１］上设有光电传感器［１０］，该光电传感器位［１０］于光栅尺［５］下方，由稳压电源提供激励电压，光电传感器［１０］的信号输出端与信号放大器连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：熊党生，刘君，
申请(专利权)人：熊党生，刘君，
类型：发明
国别省市：84
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