材料冲击试验平台装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种材料冲击试验平台装置及方法，包括：底座，底座上设置有吸收器，底座上设置有底座架；底座架上设置有自上而下依次安装的输入杆和输出杆，输入杆和输出杆相靠近的一端之间用于放置标准试样；输入杆远离输出杆的一端设置有冲击平台，输出杆远离输入杆的一端与吸收器连接设置；底座架的顶端设置有固定板，固定板上设置有质量块升降装置，冲击平台位于固定板位置处，质量块升降装置用于升降质量块；质量块下降时，质量块冲击在冲击平台上；输出杆上设置有应变片，应变片沿输出杆的杆直径方向对称粘贴在输出杆的外侧壁上。本发明专利技术具有简易的结构、操作方式以及较低的成本，用于在有限的实验条件下获取较高精确度的材料动态试验结果。料动态试验结果。料动态试验结果。

【技术实现步骤摘要】
材料冲击试验平台装置及方法


[0001]本专利技术涉及材料动态力学试验
，具体地，涉及一种材料冲击试验平台装置及方法。

技术介绍

[0002]材料的动态力学性能是十分复杂的，它依赖于许多因素，不仅与材料本身的内部构造有关，而且受到外部加载速率、加载大小、环境温度、湿度和压力等因素的影响。许多材料在动态加载下响应行为与其在静态加载条件下的响应行为相差很大。
[0003]目前，水下设备的使用环境逐渐向中远海和深海转变。面临着更加复杂、严酷的水下环境，对设备的各方面性能也提出了更高的要求。其中，抗冲击性能作为一项直接关系到水下设备生命力的性能逐渐受到重视。水下设备抗冲击性能指水下设备满足能够承受一定冲击载荷的能力，该性能通常需要通过水下动力学冲击试验进行验证，但由于水下动力学冲击试验准备周期长，成本昂贵，且对于小型设备试验工况存在不确定性的情况，对于设备抗冲击技术的发展仍然将在一段时间内偏向于数值模型的建立与仿真评估，以及对于部分关重部件的实际水下动力学冲击试验。
[0004]水下设备冲击动力学数值模型的建立则主要依靠于材料动态本构模型的建立，通过材料动态力学试验获得材料在动态加载下的应力
‑
应变曲线，将试验数据转化为材料动态本构模型参数，在有限元软件中建立材料动态力学试验模型并对试样赋予材料本构模型，通过有限元仿真调整参数使得数值计算结果与试验结果趋近，就完成了材料动态本构模型的建立。将材料动态本构模型赋予水下设备结构模型后进行冲击动力学数值分析，能够得到更接近实际工况的数值结果，相较于以往在设计阶段仅对设备进行静力学强度分析与校核，加入动力学分析对水下设备的结构设计具有更强的指导意义。
[0005]在研究材料的压缩力学性能时，通常针对不同的加载速率选取不同的试验装置。液压伺服式材料试验机可以提供100s
‑1以下应变率的准静态加载条件；落锤试验技术则能够提供在100‑
102s
‑1中等应变率下的高加载条件；分离式霍普金森压杆试验技术是获得材料在102‑
104s
‑1高应变率范围内材料动态响应的主要试验手段；轻气炮加载和平面波发生器获得104s
‑1以上超高应变率的动态加载。
[0006]公开号为CN214622129U的专利文献公开了一种建筑材料检测用耐冲击试验装置，包括冲击架体；所述冲击架体插接在底板的顶部，且冲击架体的底部设有圆台形状的冲击块。但是该专利文献仍然存在试验准备周期长，成本昂贵，且对于小型设备试验工况存在不确定性的情况的缺陷。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种材料冲击试验平台装置及方法。
[0008]根据本专利技术提供的一种材料冲击试验平台装置，包括：底座，所述底座上设置有吸
收器，所述底座上设置有底座架；
[0009]所述底座架上设置有自上而下依次安装的输入杆和输出杆，所述输入杆和所述输出杆相靠近的一端之间用于放置标准试样；所述输入杆远离所述输出杆的一端设置有冲击平台，所述输出杆远离所述输入杆的一端与所述吸收器连接设置；
[0010]所述底座架的顶端设置有固定板，所述固定板上设置有质量块升降装置，所述冲击平台位于所述固定板位置处，所述质量块升降装置用于升降所述质量块；所述质量块下降时，所述质量块冲击在所述冲击平台上；
[0011]所述输出杆上设置有应变片，所述应变片沿所述输出杆的杆直径方向对称粘贴在所述输出杆的外侧壁上。
[0012]优选的，所述底座架上设置有第一直线轴承、第二直线轴承以及试样外保护套；
[0013]所述第一直线轴承和所述第二直线轴承均固定设置在所述底座架上，所述标准试样保护套的两端分别连接设置在所述第一直线轴承和所述第二直线轴承上；
[0014]所述输入杆穿过所述第一直线轴承设置，所述输出杆穿过所述第二直线轴承设置；所述输入杆靠近所述标准试样的一端位于所述试样外保护套，所述输出杆靠近所述标准试样的一端位于所述试样外保护套，所述标准试样位于所述试样外保护套内。
[0015]优选的，所述吸收器包括吸收器底板、吸收器外圈、弹簧、吸收杆、吸收器内圈以及限位销；
[0016]所述吸收器内圈和所述吸收器外圈设置在所述吸收器底板上，所述吸收器内圈设置在所述吸收器外圈内；
[0017]所述限位销设置在所述吸收器内圈上，所述弹簧的一端连接设置在所述限位销上，所述弹簧的另一端连接设置在所述吸收器外圈上；
[0018]所述吸收杆的一端位于所述吸收器内圈内，所述限位销用于抵接限位所述吸收杆的一端；所述吸收杆的另一端与所述输出杆抵接设置。
[0019]优选的，所述质量块包括入射波整形器、质量块下部、测速组件以及质量块上部；
[0020]所述质量块上部和所述质量块下部连接设置，所述质量块上部内设置有上空槽，所述质量块下部内设置有下空槽，所述上空槽和所述下空槽形成安装槽；
[0021]所述测速组件位于所述安装槽内，所述测速组件设置在所述下空槽的底部侧壁上。
[0022]优选的，所述质量块升降装置包括导向杆、第三直线轴承、升降板、顶板、伺服电机、联轴器、滚珠丝杠副以及电磁铁；
[0023]所述顶板和所述升降板自上而下依次设置，所述第三直线轴承设置在所述升降板上，所述导向杆的一端连接设置在所述固定板上，所述导向杆的另一端穿过所述第三直线轴承连接设置在所述顶板上；
[0024]所述伺服电机设置在所述顶板上，所述滚珠丝杠副的螺母固定设置在所述升降板上，所述滚珠丝杠副的丝杆的一端通过所述联轴器与所述伺服电机的转动端的连接设置，所述滚珠丝杠副的丝杆的另一端导向所述冲击平台设置；
[0025]所述电磁铁固定设置在所述升降板上，所述电磁铁用于吸附或释放所述质量块。
[0026]优选的，所述固定板上可拆卸设置有保护桶，所述冲击平台位于所述保护桶内。
[0027]本专利技术还提供一种材料冲击试验方法，基于上述的材料冲击试验平台装置，具体
包括如下步骤：
[0028]步骤1：检查第一直线轴承、第二直线轴承、第三直线轴承、滚珠丝杠副内是否存在异物，检查输入杆和输出杆的表面是否完好，检查无异物和无损伤后，安装试验平台装置；
[0029]步骤2：根据需要获得的应变率，调整质量块升降装置的垂直方向位置，使用水平仪对质量块升降装置进行调平，将电磁铁接通电源，接通电源后安装质量块；
[0030]步骤3：将标准试样安装在输入杆和输出杆之间，使用胶粘剂将标准试样的上下表面分别与输入杆、输出杆粘接，调整质量块位置至理论高度值，释放电磁铁，使质量块冲击台面，获得质量块冲击台面前的加速度
‑
时间曲线，以及输入杆和输出杆上的响应波形；
[0031]步骤4：根据步骤3中获得的加速度
‑
时间曲线，通过公式计算质量块下落到达冲击平台时的最大速度，根据最大速度计算得到实际应变率，将实际应变率与理论应变率进行比较本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种材料冲击试验平台装置，其特征在于，包括：底座(1)，所述底座(1)上设置有吸收器(2)，所述底座(1)上设置有底座架(3)；所述底座架(3)上设置有自上而下依次安装的输入杆(12)和输出杆(15)，所述输入杆(12)和所述输出杆(15)相靠近的一端之间用于放置标准试样(14)；所述输入杆(12)远离所述输出杆(15)的一端设置有冲击平台(7)，所述输出杆(15)远离所述输入杆(12)的一端与所述吸收器(2)连接设置；所述底座架(3)的顶端设置有固定板(6)，所述固定板(6)上设置有质量块升降装置(11)，所述冲击平台(7)位于所述固定板(6)位置处，所述质量块升降装置(11)用于升降所述质量块(9)；所述质量块(9)下降时，所述质量块(9)冲击在所述冲击平台(7)上；所述输出杆(15)上设置有应变片(13)，所述应变片(13)沿所述输出杆(15)的杆直径方向对称粘贴在所述输出杆(15)的外侧壁上。2.根据权利要求1所述的材料冲击试验平台装置，其特征在于，所述底座架(3)上设置有第一直线轴承(4)、第二直线轴承(17)以及试样外保护套(5)；所述第一直线轴承(4)和所述第二直线轴承(17)均固定设置在所述底座架(3)上，所述标准试样(14)保护套的两端分别连接设置在所述第一直线轴承(4)和所述第二直线轴承(17)上；所述输入杆(12)穿过所述第一直线轴承(4)设置，所述输出杆(15)穿过所述第二直线轴承(17)设置；所述输入杆(12)靠近所述标准试样(14)的一端位于所述试样外保护套(5)，所述输出杆(15)靠近所述标准试样(14)的一端位于所述试样外保护套(5)，所述标准试样(14)位于所述试样外保护套(5)内。3.根据权利要求1所述的材料冲击试验平台装置，其特征在于，所述吸收器(2)包括吸收器底板(201)、吸收器外圈(202)、弹簧(203)、吸收杆(204)、吸收器内圈(205)以及限位销(206)；所述吸收器内圈(205)和所述吸收器外圈(202)设置在所述吸收器底板(201)上，所述吸收器内圈(205)设置在所述吸收器外圈(202)内；所述限位销(206)设置在所述吸收器内圈(205)上，所述弹簧(203)的一端连接设置在所述限位销(206)上，所述弹簧(203)的另一端连接设置在所述吸收器外圈(202)上；所述吸收杆(204)的一端位于所述吸收器内圈(205)内，所述限位销(206)用于抵接限位所述吸收杆(204)的一端；所述吸收杆(204)的另一端与所述输出杆(15)抵接设置。4.根据权利要求1所述的材料冲击试验平台装置，其特征在于，所述质量块(9)包括入射波整形器(901)、质量块下部(902)、测速组件(903)以及质量块上部(904)；所述质量块上部(904)和所述质量块下部(902)连接设置，所述质量块上部(904)内设置有上空槽，所述质量块下部(902)内设置有下空槽，所述上空槽和所述下空槽形成安装槽；所述测速组件(903)位于所述安装槽内，所述测速组件(903)设置在所述下空槽的底部侧壁上。5.根据权利要求1所述的材料冲击试验平台装置，其特征在于，所述质量块升降装置(11)包括导向杆(1101)、第三直线轴承(1102)、升降板(1103)、顶板(1104)、伺服电机(1105)、联轴器(1106)、滚珠丝杠副(1107)以及电磁铁(10)；
所述顶板(1104)和所述升降板(1103)自上而下依次设置，所述第三直线轴承(1102)设置在所述升降板(1103)上，所述导向杆(1101)的一端连接设置在所述固定板(6)上，所述导向杆(1101)的另一端穿过所述第三直线轴承(1102)连接设置在所述顶板(1104)上；所述伺服电机(1105)设置在所述顶板(1104)上，所述滚珠丝杠副(1107)的螺母固定设置在所述升降板(1103)上，所述滚珠丝杠副(1107)的丝杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈明杰，钱澄源，戴思思，
申请(专利权)人：上海船舶电子设备研究所中国船舶集团有限公司第七二六研究所，
类型：发明
国别省市：