一种用于落体冲击试验的冲击锤结构及其试验方法技术

本发明专利技术涉及一种用于落体冲击试验的冲击锤结构及其试验方法，包括一体式结构的冲击锤，所述冲击锤的具体结构为：包括上下对应的上连接面和下连接面，所述上连接面和下连接面的中部通过实体结构连接，并在冲击锤的中部开有中心通孔，在上连接面和下连接面之间的两端位置均设置有框架结构，在上连接面和下连接面之间的另外两端均设置有凹槽；所述上连接面和下连接面上均开有多个安装孔。采用一体式结构，制造与安装方便，可以大刚度样品的冲击特性测试需求，并兼具跌落式冲击机的功能，给试验带来了极大的方便。验带来了极大的方便。验带来了极大的方便。

【技术实现步骤摘要】
一种用于落体冲击试验的冲击锤结构及其试验方法


[0001]本专利技术涉及冲击试验与测试
，尤其是一种用于落体冲击试验的冲击锤结构及其试验方法。

技术介绍

[0002]冲击试验一般是确定军用、民用设备在经受外力冲撞或作用时产品的安全性、可靠性和有效性的一种试验方法。落体式冲击，也称跌落式冲击，是军用、民用领域普遍采用的试验方式。
[0003]落体式冲击试验装置一般由基础结构、框架结构、落体结构组成：
[0004]基础结构位于试验装置的底部，具备较大的刚度和远大于落体结构的质量；
[0005]框架结构含提升释放装置和导轨，具备足够的高度以确保能够将落体结构提升至额定高度后释放，落体结构沿导轨下落；
[0006]落体结构是试验样品的安装载体，以自由落体的方式或外部动力的加速作用下从高处下落，通过与地基结构发生碰撞实现冲击过程，冲击载荷由落体结构传递至试验样品。
[0007]落体式冲击试验装置分为两种形式：落锤式冲击机和跌落式冲击机，两型设备的区别主要在于落体结构的不同。
[0008]其中落锤式冲击机，其落体结构主体为冲击锤，冲击锤一般为圆形或方形的刚性质块，使用时冲击锤上下表面安装有导板，用于确保冲击锤沿冲击机导轨提升或下落，试验样品一般安置在冲击锤的下方。根据不同的试验条件要求，落锤式冲击机需要选配不同质量的冲击锤，冲击锤可以是一件，也可以由多件组装而成。
[0009]其中跌落式冲击机，其落体结构为工作台形式，台体的上表面为台面形式，用于安装试验样品，台体底部基础上设置波形发生器以控制落体冲击过程中产生的载荷形式。
[0010]落锤式冲击机主要用于缓冲元件冲击特性参数测试和冲击强度试验，分为锤击法和跌落法。采用锤击法时，缓冲元件安装在基础结构表面，冲击锤从额定高度下落对缓冲元件进行冲击；采用跌落法时，缓冲元件通过过渡安装架固定在冲击锤下方，并随冲击锤一起提升至额定高度后下落，与基础结构发生碰撞；试验通过测试冲击锤上表面的冲击响应加速度，计算分析得出缓冲元件的冲击特性参数，如冲击刚度、阻尼比、最大冲击力、最大变形、最大冲击能力和吸收能量等。目前，缓冲元件冲击特性参数测试主要采用跌落法，舰船用缓冲元件一般依据CB20189
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2016开展测试。缓冲元件冲击强度试验一般按照规定的冲击力或加速度值对受试缓冲元件进行冲击考核。试验时，可对缓冲元件进行压缩(垂向)、拉伸、剪切(水平向)方向分别进行冲击特性参数测试或冲击强度考核试验，压缩向试验缓冲元件单件受试，拉伸和剪切向试验缓冲元件两件成对受试。
[0011]跌落式冲击机主要用于按照规定的冲击脉冲波形对受试样品进行冲击试验，考核样品在基础冲击载荷作用下的耐受能力和适应性。冲击脉冲波形一般有半正弦波、梯形波、后峰锯齿波等。跌落式冲击机一般用于执行GB2423.5、GJB150等标准规范开展冲击试验。
[0012]根据现有常用的落锤式冲击机和跌落式冲击机，试验使用中的局限性主要在于：
[0013](一)落锤式冲击机安装空间受限。使用落锤式冲击机，为确保安装连接刚度和强度，样品应尽量安装在冲击锤正下方或正上方，安装空间取决于冲击锤水平投影面积的大小。这种限制经常会造成试验安装的困难，对于外形尺寸较大、额定负载要求不高的样品，满足空间要求和选择冲击锤甚至会是试验设计中无法解决的问题。空间限制也使得落锤式冲击机的功能无法替代跌落式冲击机。
[0014](二)跌落式冲击机无法用于开展缓冲元件冲击特性参数测试。跌落式冲击机的工作台底部设置有与波形发生器接触的结构，无法用于安装大型试验样品，且工作台的刚度和强度均低于落锤式冲击机的冲击锤。现有跌落式冲击机无法实现落锤式冲击机的功能。
[0015](三)现有落锤式冲击机无法开展大刚度样品的冲击特性参数测试，一般受测样品的固有频率不超过20Hz。影响大刚度测试的主要因素在于常规方式的试验装置中存在众多的安装连接面，这些安装连接面主要为样品与安装架间的、安装架与导板间的、导板与冲击锤间的、不同冲击锤间的，试验过程中这些安装连接面的刚度特性串联后的效应会对大刚度样品测试结果造成难以消除的干扰。

技术实现思路

[0016]本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种用于落体冲击试验的冲击锤结构及其试验方法，从而可以有效改进现有落锤式冲击机的不足，满足大刚度样品的冲击特性测试需求，并兼具跌落式冲击机的功能。
[0017]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0018]一种用于落体冲击试验的冲击锤结构，包括一体式结构的冲击锤，所述冲击锤的具体结构为：包括上下对应的上连接面和下连接面，所述上连接面和下连接面的中部通过实体结构连接，并在冲击锤的中部开有中心通孔，在上连接面和下连接面之间的两端位置均设置有框架结构，在上连接面和下连接面之间的另外两端均设置有凹槽；所述上连接面和下连接面上均开有多个安装孔。
[0019]其进一步技术方案在于：
[0020]所述冲击锤的截面呈工字型结构。
[0021]所述凹槽处还设置有连接轴，所述连接轴的外部设置有锁紧孔。
[0022]所述冲击锤的采用整体的刚性质块。
[0023]所述上连接面的顶部中间位置设置有凸台。
[0024]一种用于落体冲击试验的冲击锤结构的试验方法，包括如下步骤：
[0025](一)准备工作：
[0026]将冲击锤、大型试验样品、紧固件、各安装架、各碰撞头、各连接架准备好；
[0027](二)垂向冲击特性参数测试试验：
[0028]首先，利用长螺杆将垂向安装架锁紧在冲击锤的底部；
[0029]然后，将两个大型试验样品竖直固定在垂向安装架的两侧；
[0030]然后，两个大型试验样品的底部同时连接垂向碰撞头；
[0031]然后，按照落锤冲击试验方法开展试验；整个冲击锤连通大型试验样品被起吊上升，起吊后进行落体冲击，冲击过程中主要测试冲击锤的加速度和位移；
[0032]最后，进行数据分析；
[0033](三)横向冲击特性参数测试试验：
[0034]首先，利用长螺杆将两个横向安装架对称固定在冲击锤的底部；
[0035]然后，在冲击锤的中部穿过圆柱体结构的碰头连接架，所述碰头连接架的底部通过法兰固定横向碰撞头，在横向碰撞头与横向安装架之间固定大型试验样品；
[0036]然后，按照落锤冲击试验方法开展试验；整个冲击锤连通大型试验样品被起吊上升，起吊后进行落体冲击，冲击过程中主要测试冲击锤的加速度和位移；
[0037]最后，进行数据分析；
[0038](四)纵向冲击特性参数测试试验：
[0039]首先，利用长螺杆将四个纵向安装架固定在冲击锤底面四个角处；
[0040]然后，每个纵向安装架上固定一个大型试验样品；
[0041]然后，四个大型试验样品的头部同时通过紧固件与纵向碰撞头锁紧；
[0042]然后，按照落锤冲击试验方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于落体冲击试验的冲击锤结构，其特征在于：包括一体式结构的冲击锤(1)，所述冲击锤(1)的具体结构为：包括上下对应的上连接面(101)和下连接面(105)，所述上连接面(101)和下连接面(105)的中部通过实体结构连接，并在冲击锤(1)的中部开有中心通孔(102)，在上连接面(101)和下连接面(105)之间的两端位置均设置有框架结构(103)，在上连接面(101)和下连接面(105)之间的另外两端均设置有凹槽(104)；所述上连接面(101)和下连接面(105)上均开有多个安装孔。2.如权利要求1所述的一种用于落体冲击试验的冲击锤结构，其特征在于：所述冲击锤(1)的截面呈工字型结构。3.如权利要求1所述的一种用于落体冲击试验的冲击锤结构，其特征在于：所述凹槽(104)处还设置有连接轴(107)，所述连接轴(107)的外部设置有锁紧孔。4.如权利要求1所述的一种用于落体冲击试验的冲击锤结构，其特征在于：所述冲击锤(1)的采用整体的刚性质块。5.如权利要求1所述的一种用于落体冲击试验的冲击锤结构，其特征在于：所述上连接面(101)的顶部中间位置设置有凸台(106)。6.一种用于落体冲击试验的冲击锤结构的试验方法，其特征在于：包括如下步骤：(一)准备工作：将冲击锤(1)、大型试验样品(3)、紧固件、各安装架、各碰撞头、各连接架准备好；(二)垂向冲击特性参数测试试验：首先，利用长螺杆(5)将垂向安装架(2)锁紧在冲击锤(1)的底部；然后，将两个大型试验样品(3)竖直固定在垂向安装架(2)的两侧；然后，两个大型试验样品(3)的底部同时连接垂向碰撞头(4)；然后，按照落锤冲击试验方法开展试验；整个冲击锤(1)连通大型试验样品(3)被起吊上升，起吊后进行落体冲击，冲击过程中主要测试冲击锤(1)的加速度和位移；最后，进行数据分析；(三)横向冲击特性参数测试试验：首先，利用长螺杆(5)将两个横向安装架(7)对称固定在冲击锤(1)的底部；然后，在冲击锤(1)的中部穿过圆柱体结构的碰头连接架(6)，所述碰头连接架(6)的底部通过法兰固定横向碰撞头(8)，在横向碰撞头(8)与横向安装架(7)之间固定大型试...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐佳炜，沈文妮，穆春元，盖后恒，张浩宇，江楠，张士栋，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：