用于测定材料冲击传递特性和冲击形变的装置及其实施方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于测定材料冲击传递特性和冲击形变的装置及其实施方法，该装置包括门型机架(1)、剩余冲击力接收平台(2)、位移传感头(3)、冲击头发射器(4)、冲击头(5)、信号采集分析系统(7)和冲击头提升复位机构(8)，所述的位移传感头(3)设在冲击头发射器(4)上，所述的冲击头(5)分别与冲击头提升复位机构(8)和冲击头发射器(4)连接，所述的信号采集分析系统(7)分别连接剩余冲击力接收平台(2)、位移传感头(3)、冲击头发射器(4)、冲击头(5)和冲击头提升复位机构(8)。与现有技术相比，本发明专利技术具有可真实地获知防护材料在受到冲击的防护性能、模拟人体在防护材料阻挡下的实际受力状况等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于冲击カ试验的装置，尤其是涉及ー种用于測定材料冲击传递特性和冲击形变的装置及其实施方法。
技术介绍
随着城市化进程的推进和エ业化程度的不断提高，低速冲击对人体伤害的几率在大幅度増加，突出表现就是高空坠物和交通工具的撞击造成的人身伤亡事件的逐年増加。因此防护人体免受低速冲击伤害已变成ー个重要研究课题。根据现有的中文文献和专利技术以及正在使用的方法，对于防护材料的研究所采用的方法都是采用ー个内装传感器的冲击头以ー个设定的速度对样品进行冲击，内置传感器采 集到的数据用来分析冲击头打击样品表面时所受的反作用力，该物理量用来表征受试样品的力学性能特征，样品打击后产生的破坏由打击后对样品表面的几何形状测量测得。这些方法所测得的是样品表面受冲击点在冲击时的状态变化以及打击カ消失后的样品表面几何形态，没有涉及冲击カ经过防护材料的或者说冲击力经过路径内发生的耗散值和耗散方式。对人身的防护，非常重要的也是最根本的是，被保护对象实际的受カ状态和经历，以及防护材料在打击时的几何形状的即时表现。材料本身的破坏与否，冲击物所受的反作用力值并非第一关心目标，因此，现有的方法所获得的数据对于防护材料的了解是不透彻的，不完全的，也是不准确的。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供ー种可以实现真实地获知防护材料在受到冲击的防护性能、模拟人体在防护材料阻挡下的实际受力状况的。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现—种用于測定材料冲击传递特性和冲击形变的装置，包括门型机架(I)、剰余冲击力接收平台(2)、位移传感头(3)、冲击头发射器(4)、冲击头(5)、信号采集分析系统(7)和冲击头提升复位机构(8)，所述的剩余冲击カ接收平台(2)、位移传感头(3)、冲击头发射器(4)和冲击头提升复位机构⑶均设在门型机架⑴上，所述的位移传感头⑶设在冲击头发射器(4)上，所述的冲击头(5)分别与冲击头提升复位机构(8)和冲击头发射器(4)连接，所述的信号采集分析系统(7)分别连接剰余冲击カ接收平台(2)、位移传感头(3)、冲击头发射器(4)、冲击头(5)和冲击头提升复位机构(8)。所述的门型机架(I)由一具有水平平面的底座(1-1)、两根相互平行且垂直于底座(1-1)平面的立柱(1-2)、连接两根立柱的固定横梁(1-3)构成，所述的底座(1-1)上安装剩余冲击カ接收平台(2)。所述的剩余冲击カ接收平台(2)包括沿冲击カ方向依次安装的样品台(2-3)、剩余冲击カ传感器(2-2)和传感器安装座(2-1)，所述的样品台(2-3)和传感器安装座(2-1)间设有弹性连接件，所述的剩余冲击カ传感器(2-2)由弹性连接件所夹持，并与信号采集分析系统(7)连接，所述的剩余冲击カ传感器(2-2)设有多个，多个剩余冲击カ传感器(2-2)以冲击力轴线为中心做线排布或面排布；所述的多个剩余冲击カ传感器(2-2)感知由样品台(2-3)传递来的信号，并输出至信号采集分析系统(7)。所述的位移传感头(3)上设有发送光信号的发送模块和接收光脉冲编码信号的接收模块。 所述的冲击头发射器(4)包括蓄能器(4-1)、蓄能量传感器(4-2)、蓄能量控制器(4-3)、冲击头击发控制器(4-4)、导轨(4-5)和可拆卸头端(4-6)，所述的蓄能器(4_1)分别连接蓄能量传感器(4-2)、蓄能量控制器(4-3)和导轨(4-5)，所述的导轨(4-5)的一端连接冲击头击发控制器(4-4)，另一端与可拆卸头端(4-6)匹配连接，所述的蓄能量传感器(4-2)、蓄能量控制器(4-3)和冲击头击发控制器(4-4)均与信号采集分析系统(7)连接，所述的冲击头击发控制器(4-4)与冲击头(5)连接；信号采集分析系统(7)向蓄能量控制器(4-3)发送开启指令，蓄能量控制器(4-3)控制蓄能器(4-1)的输入通道打开，向蓄能器(4-1)输入能量，蓄能量传感器(4-2)感知蓄能器(4-1)内能量的存储量并将信息传送至信号采集分析系统(7)，当蓄能器(4-1)内的能量达到约定值时，信号采集分析系统(7)向蓄能量控制器(4-3)发送关闭指令停止能量输入，同时向冲击头击发控制器(4-4)发送释放指令释放冲击头(5)，冲击头(5)由蓄能器(4-1)中的能量驱动沿导轨(4-5)作直线运动，对样品台(2-3)产生冲击力。所述的蓄能器(4-1)为弹簧、扭簧、压缩气体罐或直线电机；所述的冲击头(5)设在导轨(4-5)内，并可在导轨(4-5)上下移动；所述的可拆卸头端(4-6)内壁上布满用于泄放压缩空气的孔洞或者沟槽。所述的冲击头(5)由一具有正曲率面的冲击头头部(5-1)、冲击カ传感器(5-2)、可调节质量块(5-3)、信号调制模块(5-4)和标尺(5-5)组成，所述的冲击头头部(5-1)依次连接可调节质量块(5-3)、冲击カ传感器(5-2)和信号调制模块(5-4)，所述的信号调制模块(5-4)与信号采集分析系统(7)连接，所述的标尺(5-5)与可调节质量块(5-3)连接，并设在冲击カ传感器(5-2)和信号调制模块(5-4)外围；冲击カ传感器(5-2)感知冲击头头部(5-1)的冲击カ信号，该信号通过信号调制模块(5-4)后传输至信号采集分析系统(7)。所述的标尺(5-5)上设有用于触发信号采集分析系统(7)开始采样的触发编码，所述的标尺(5-5)为衍射光栅或反光条码。所述的信号采集分析系统(7)包括中央控制电脑(7-1)、数据分析采集器(7-2)和用于传输信号的信号传输通道(7-3)，所述的数据分析采集器(7-2)分别通过信号传输通道(7-3)连接剩余冲击カ传感器(2-2)、位移传感头(3)、蓄能量传感器(4-2)和信号调制模块(5-4)，所述的中央控制电脑(7-1)分别连接数据分析采集器(7-2)、蓄能量控制器(4-3)、冲击头击发控制器(4-4)和冲击头提升复位机构(8)；冲击カ传感器(2-2)、位移传感头(3)、蓄能量传感器(4-2)和信号调制模块(5_4)的信号通过信号传输通道(7-3)处理调制后成为符合数据分析采集器(7-2)模数转换要求的电信号输入数据分析采集器(7-2)，数据分析采集器(7-2)对这些模拟量转换之后，存储并输入中央控制电脑(7-1)进行运算、显示，中央控制电脑(7-1)控制协调与其连接的数据分析采集器(7-2)、蓄能量控制器(4-3)、冲击头击发控制器(4-4)和冲击头提升复位机构(8)的动作。一种实施用于测定材料冲击传递特性和冲击形变的装置的方法，该方法包括以下步骤I)中央控制电脑(7-1)发出测试开始的指令，蓄能量控制器(4-3)控制蓄能器(4-1)开始蓄能，蓄能量传感器(4-2)将能量信号输给中央控制电脑(7-1)； 2)中央控制电脑(7-1)循环判断接收到的能量信号是否符合指定的能量值，若是，则中央控制电脑(7-1)发出指令至冲击头击发控制器(4-4)解开锁定，释放冲击头(5)；3)冲击头(5)受蓄能器(4-1)所蓄能量推动，沿导轨(4-5)做一段直线加速运动，待蓄能器作用力消失后，做自由落体运动，运动至可拆卸头端(4-6)吋，冲击头(5)表面的标尺(5-5)进入位移传感头(3)信号的照射点范围；4)位移传感头(3)的发送模块发送主动信号至冲击头(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于測定材料冲击传递特性和冲击形变的装置，其特征在于，包括门型机架(I)、剰余冲击カ接收平台(2)、位移传感头(3)、冲击头发射器(4)、冲击头(5)、信号采集分析系统(7)和冲击头提升复位机构(8)，所述的剩余冲击カ接收平台(2)、位移传感头(3)、冲击头发射器(4)和冲击头提升复位机构(8)均设在门型机架(I)上，所述的位移传感头(3)设在冲击头发射器(4)上，所述的冲击头(5)分别与冲击头提升复位机构(8)和冲击头发射器(4)连接，所述的信号采集分析系统(7)分别连接剰余冲击カ接收平台(2)、位移传感头(3)、冲击头发射器(4)、冲击头(5)和冲击头提升复位机构(8)。2.根据权利要求I所述的ー种用于測定材料冲击传递特性和冲击形变的装置，其特征在于，所述的门型机架(I)由一具有水平平面的底座(1-1)、两根相互平行且垂直于底座(1-1)平面的立柱(1-2)、连接两根立柱的固定横梁(1-3)构成，所述的底座(1-1)上安装剩余冲击カ接收平台(2)。3.根据权利要求I所述的ー种用于測定材料冲击传递特性和冲击形变的装置，其特征在于，所述的剩余冲击カ接收平台(2)包括沿冲击カ方向依次安装的样品台(2-3)、剩余冲击カ传感器(2-2)和传感器安装座(2-1)，所述的样品台(2-3)和传感器安装座(2-1)间设有弹性连接件，所述的剩余冲击カ传感器(2-2)由弹性连接件所夹持，并与信号采集分析系统(7)连接，所述的剩余冲击カ传感器(2-2)设有多个，多个剩余冲击カ传感器(2-2)以冲击カ轴线为中心做线排布或面排布； 所述的多个剩余冲击カ传感器(2-2)感知由样品台(2-3)传递来的信号，并输出至信号采集分析系统(7)。4.根据权利要求I所述的ー种用于測定材料冲击传递特性和冲击形变的装置，其特征在于，所述的位移传感头(3)上设有发送光信号的发送模块和接收光脉冲编码信号的接收模块。5.根据权利要求I所述的ー种用于測定材料冲击传递特性和冲击形变的装置，其特征在于，所述的冲击头发射器(4)包括蓄能器(4-1)、蓄能量传感器(4-2)、蓄能量控制器(4-3)、冲击头击发控制器(4-4)、导轨(4-5)和可拆卸头端(4-6)，所述的蓄能器(4_1)分别连接蓄能量传感器(4-2)、蓄能量控制器(4-3)和导轨(4-5)，所述的导轨(4-5)的一端连接冲击头击发控制器(4-4)，另一端与可拆卸头端(4-6)匹配连接，所述的蓄能量传感器(4-2)、蓄能量控制器(4-3)和冲击头击发控制器(4-4)均与信号采集分析系统(7)连接，所述的冲击头击发控制器(4-4)与冲击头(5)连接； 信号采集分析系统(7)向蓄能量控制器(4-3)发送开启指令，蓄能量控制器(4-3)控制蓄能器(4-1)的输入通道打开，向蓄能器(4-1)输入能量，蓄能量传感器(4-2)感知蓄能器(4-1)内能量的存储量并将信息传送至信号采集分析系统(7)，当蓄能器(4-1)内的能量达到约定值时，信号采集分析系统(7)向蓄能量控制器(4-3)发送关闭指令停止能量输入，同时向冲击头击发控制器(4-4)发送释放指令释放冲击头(5)，冲击头(5)由蓄能器(4-1)中的能量驱动沿导轨(4-5)作直线运动，对样品台(2-3)产生冲击力。6.根据权利要求5所述的ー种用于測定材料冲击传递特性和冲击形变的装置，其特征在于，所述的蓄能器(4-1)为弹簧、扭簧、压缩气体罐或直线电机；所述的冲击头(5)设在导轨(4-5)内，并可在导轨(4-5)上下移动；所述的可拆卸头端(4-6)内壁上布满用于泄放压缩空气的孔洞或者沟槽。7.根据权利要求I所述的ー种用于測定材料冲击传递特性和冲击形变的装置，其特征在于，所述的冲击头(5)由一具有正曲率面的冲击头头部(5-1)、冲击カ传感器(5-2)、可调节质量块(5-3)、信号调制模块(5-4)和标尺(5-5)组成，所述的冲击头头部(5-1)依次连接可调节质量块(5-3)、冲击カ传感器(5-2)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：林兰天，高琮，张雪波，刘晓霞，辛斌杰，刘茜，吴湘济，刘书华，徐秋月，张邱平，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，高琮，莱州电子仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：