CN104122058A - 一种等效简化梁三点弯曲落锤碰撞试验方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
一种等效简化梁三点弯曲落锤碰撞试验方法及其装置，属碰撞试验领域。其在汽车整车侧面碰撞有限元模型中，分别选用不同类型的B柱备选材料；在初始碰撞速度条件下，对上述侧碰有限元模型进行分析计算，获得采用各种备选材料所吸收的碰撞能量；计算各备选材料所吸收碰撞能量的算术平均值；得到B柱在采用不同材料时候在侧碰中所吸收能量的平均水平；由能量等效公式反求出等效落锤质量；取B柱中间位置的截面尺寸为等效梁的截面尺寸，根据计算得出的等效落锤质量，建立落锤试验对应的几何模型和有限元模型，进行仿真计算之后确定试验试件的约束方式，使其在最大位移上和B柱在侧碰中的侵入量尽可能接近；对B柱进行合理的选材，使之能更有效地用于汽车侧面碰撞安全设计。
Description
技术领域
本发明属于碰撞试验领域，尤其涉及一种用于汽车B柱等可以简化成梁三点弯曲特征的零件碰撞特性测试。
背景技术
随着越来越多汽车安全法规的相继出台和用户对汽车安全性要求越来越高，汽车整车设计、关键安全零部件及相关系统的设计日益复杂。同时由于节能标准的提高，如何在保证汽车安全性的前提下，减轻汽车的重量成为了目前汽车行业急需解决的问题。
为了在不降低汽车安全性的同时，实现轻量化，先进高强度钢、铝合金等新型材料在汽车中被应用得越来越多。
汽车设计工程师需要借助新的合理的试验方法来研究如何将这些轻量化材料应用于汽车安全性设计，使汽车上材料的分布更为合理。
一般轿车车身有三个立柱，从前往后依次为前柱(业内习惯称之为A柱，下同)、中柱(B柱)、后柱(C柱)。对于轿车而言，立柱除了支撑作用，也起到门框的作用。
在汽车侧面碰撞中，B柱作为重要的侧面结构，是承受侧面碰撞力的主要零件，主要以弯曲变形的方式吸收碰撞能量。
为了对采用不同的材料和不同厚度的B柱进行对比评价，有必要将B柱合理简化为直壁梁结构，再测试其在不同材料和不同厚度下的碰撞特性。而对于如何将B柱合理简化为直壁梁结构，还未见相关研究文献。
三点弯曲落锤试验所采用冲击锤头的质量是由试验人员任意确定的，而且目前落锤试验机主要是用于土木结构的耐撞性测试，其落锤质量往往比较大，在用于汽车零部件的耐撞性测试的时候，易于将零件砸扁，使得B柱在试验过程中变形情况与实车碰撞变形相差很大，因此有必要找到一种比较符合汽车B柱变形模式的三点弯曲落锤试验条件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种等效简化梁三点弯曲落锤碰撞试验方法及其装置，其能够有效地将B柱简化成等效直壁梁结构，使得三点弯曲落锤碰撞试验能尽可能接近B柱在真实碰撞中的变形情况，帮助设计人员对B柱进行合理的选材，使之能更有效地用于汽车侧面碰撞安全设计。
本发明的技术方案是：提供一种等效简化梁三点弯曲落锤碰撞试验方法，包括对直壁梁试件进行撞击，使其发生弯曲变形，进而获得相关实验数据，其特征是所述的碰撞试验方法包括下列步骤：
A、在汽车整车侧面碰撞有限元模型中，B柱分别选用n种不同类型的备选材料；在初始速度为H km/h的初始碰撞速度条件下，对上述侧碰有限元模型进行分析计算，获得采用各种备选材料的B柱所吸收的碰撞能量E1，E2，E3，…En；
B、计算各种备选材料的B柱所吸收碰撞能量的算术平均值
C、得到B柱在采用不同材料时候在侧碰中所吸收能量的平均水平；
D、由能量等效公式反求出等效落锤质量m；
E、取B柱中间位置的截面尺寸为等效梁的截面尺寸，根据计算所得出的等效落锤质量m，建立落锤试验对应的几何模型和有限元模型，材料为吸能接近Em的备选材料；
F、在进行仿真计算之后，确定试验试件的约束方式，使其在最大位移上和B柱在侧碰中的侵入量尽可能接近；
G、所述的落锤碰撞试验方法将B柱简化成等效直壁梁结构，使得三点弯曲落锤碰撞试验能尽可能接近B柱在真实碰撞中的变形情况，帮助设计人员对B柱进行合理的选材，使之能更有效地用于汽车侧面碰撞安全设计。
进一步的，其所述的落锤碰撞试验方法通过能量等效原理有效将汽车车身结构中具有复杂几何外形的B柱简化为典型直壁梁结构，指导设计人员或试验人员合理设计出质量适当的三点弯曲试验落锤，避免落锤设计或选择的盲目性，从而达到有效评价选用各类备选材料的B柱其碰撞安全特性的目的，并为B柱选材提供了一条有效路径。
具体的，在所述的落锤碰撞试验方法中，取所述的等效落锤质量为冲击锤头的质量。
具体的，在取所述的B柱中间位置的截面尺寸为等效梁的截面尺寸时，根据之前计算得出的冲击锤头的质量m，建立落锤试验的几何模型和有限元模型，其中试件采用多种约束方式，材料为备选材料中强度为中等的，在进行仿真计算之后，将在最大位移上和B柱在侧碰中的侵入量最为接近的约束方式定为最终试验所采用的约束方式。
本发明还提供了一种采用上述试验方法进行工作的三点弯曲落锤碰撞试验装置，包括试验台和位于其上的试验试件，其特征是：
在所述的试验台上设置试验台架组件，所述的试验试件固定在试验台架组件上；
在所述试验台架组件的外侧，设置两根立柱，在两立柱之间，设置两根竖向的钢制导轨；
在所述的钢制导轨上，可移动地设置一个电控抓钩组件，在电控抓钩组件的下方设置一个冲击锤头组件；
其所述的冲击锤头组件可移动地设置在钢制导轨上，经过设置在冲击锤头组件顶部的吊环，与电控抓钩组件连接；
在所述两根立柱的顶端和试验台上，设置第一和第二改向滑轮，在所述的试验台上设置牵引电机，所述的电控抓钩组件经被第一和第二改向滑轮约束的钢丝绳，与所述的牵引电机连接；
其所述的电控抓钩组件在牵引电机和钢丝绳的牵引下，沿钢制导轨上下移动；
当所述电控抓钩组件的抓钩松开时，所述的冲击锤头组件沿钢制导轨作自由落体运动，撞击位于其下方的试验试件；
在所述冲击锤头组件的冲击锤头的侧面设置应变片；在所述冲击锤头的内部设置压电式传感器；在所述试验试件的下方设置激光位移传感器；在试验台架组件的一侧设置高速摄像机；
所述的应变片、压电式传感器、激光位移传感器和高速摄像机，与控制计算机连接，构成碰撞试验装置的电控信号检测、记录系统。
进一步的，其所述的钢制导轨为两根，与门型试验台架组件位置对应地设置。
进一步的，在所述的两根立柱之间，设置至少两根横梁；在所述的各个立柱与对应的竖向钢制导轨之间，设置横向支撑，构成一个稳定的门字架结构。
其所述试验台架组件及试验试件，构成第一竖向平面，所述的两根立柱、竖向钢制导轨或由其构成的门字架结构，构成第二竖向平面，其所述的第一竖向平面与第二竖向平面重合或十字相交。
具体的，其所述的试验台架组件包括左、右梁支座，旋转轴，限位环，支撑轴和钢锭支座；其中，竖直布置的左、右梁支座通过螺栓固定于钢锭支座上，旋转轴安装于左侧梁支座安装孔内，两端采用限位环限定其位置；支撑轴安装于右侧梁支座安装孔内；所述试验试件的一端经旋转轴固定在左侧梁支座上，构成销接端，其另一端放置在于右侧梁支座的支撑轴上，构成自由移动端。
具体的，所述的电控抓钩组件包括导向支架及两侧的导向滑块、步进电机、固定轴、位移螺栓、连接杆和由第一轴、第一连杆、第二连杆、第一夹臂、第二夹臂构成的四连杆结构；其中，所述的导向支架及两侧的导向滑块通过螺栓固结为一个整体，安装在滑轨上，可自由移动；所述的步进电机和固定轴分别焊接固定在导向支架上，以确保相互之间的位置关系；所述位移螺栓的上端与步进电机的转动轴相连，位移螺栓的下端与连接杆通过螺纹相互咬合；所述连接杆与第一轴过盈配合；所述的第一连杆、第二连杆、第一夹臂和第二夹臂，通过第一轴、第二轴、第三轴和固定轴连接成四连杆结构，构成电控抓钩结构。
具体的，所述步进电机的控制端与控制计算机连接，在控制计算机的控制下，所述的步进电机输出轴转动，经过连接杆带动四连杆结构动作，进而实现电控抓钩结构的打开或关闭动作。
具体的，所述的冲击锤头组件包括工字钢支撑架及其两侧的尼龙滑块、配重块、导向链接杆、锤头细颈部和冲击锤头；其中，工字钢支撑架通过两端的螺栓孔与尼龙滑块连成一体，可以在导轨上自由滑动；工字钢支撑架的竖直方向上从上到下依次安装配重块、导向链接杆、锤头细颈部以及冲击锤头；所述的安装配重块、导向链接杆、锤头细颈部以及冲击锤头之间通过螺钉固结。其所述的电阻式或半导体式应变片设置在锤头细颈部外表面，其压电式传感器设置在冲击锤头中。
本发明还提供了一种上述试验装置的试验和测试工作方式：
将待测的试验试件安装在试验台架上，电阻式或半导体式应变片粘贴在冲击锤头的侧面，再将激光位移传感器放置在试验试件下方，同时将高速摄像机设置在试验台架侧面并对准试验试件的冲击位置；
将电阻式或半导体式应变片、压电式传感器、激光位移传感器的信号输出端与控制计算机的I/O端连接，将电控抓钩组件中步进电机以及高速摄像机的控制输入端与控制计算机的I/O端连接，构成碰撞试验装置的电控信号测控、检测、记录系统；
所述的电控抓钩组件将冲击锤头抓紧；启动牵引电机，牵引电机通过钢丝绳上的电控抓钩组件将冲击锤头提升至指定高度，控制计算机向电控抓钩组件发送脱钩信号，冲击锤头脱离电控抓钩组件，冲击锤头组件沿着导轨从指定高度落下并撞击试验试件，撞击过程中控制计算机通过应变片测得碰撞力变化曲线，通过位移传感器测得试验试件中部位置的变形量曲线。
与现有技术比较，本发明的优点是：
1.通过能量等效原理有效将汽车车身结构中具有复杂几何外形的B柱简化为典型直壁梁结构，指导设计人员或试验人员合理设计出质量适当的三点弯曲试验落锤，避免落锤设计或选择的盲目性，从而达到有效评价选用各类备选材料的B柱其碰撞安全特性的目的，并为B柱选材提供了一条有效路径；
2.与现有技术相比，本发明的技术方案具有操作简单，试验一致性好，能使三点弯曲落锤碰撞试验能够尽可能接近B柱在真实碰撞中的变形情况；
3.电控抓钩组件动作可靠，便于控制，结构简洁，且通过采用应变片来测量锤头冲击力也是一种试验方法的创新。
附图说明
图1是本发明的试验方法方框示意图；
图2是本发明三点弯曲落锤碰撞试验装置的整体结构示意图；
图3是本发明电控抓钩组件的结构示意图；
图4是本发明试验台架的结构示意图；
图5是本发明冲击锤头的结构示意图；
图6为试验台架与冲击锤头之间的布局结构示意图。
图中：1为牵引电机，2为试验台架组件，3为试验试件，4为钢制导轨，5为横向支撑，6为冲击锤头组件，7为吊环，8为电控抓钩组件，9为横梁，10为钢丝绳，11为立柱，12为第一改向滑轮，12a为第二改向滑轮，21a为第一夹臂，21b为第二夹臂，22a为第二轴，22b为第三轴，23a为第一连杆，23b为第二连杆，24为步进电机，25为位移螺栓，26为连接杆，27为第一轴，28为固定轴，29为导向支架，30为导向滑块，31为梁支座，32为旋转轴，33为限位环，34为支撑轴，36为钢锭支座，41为工字钢支撑架，42为尼龙滑块，43为配重块，44为导向链接杆，45为锤头细颈部，46为冲击锤头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
图1中，本发明的技术方案提供了一种等效简化梁三点弯曲落锤碰撞试验方法，包括对直壁梁试件进行撞击，使其发生弯曲变形，进而获得相关实验数据，其特征是所述的碰撞试验方法包括下列步骤：
A、在汽车整车侧面碰撞有限元模型中，B柱分别选用n种不同类型的备选材料；在初始速度为H km/h的初始碰撞速度条件下，对上述侧碰有限元模型进行分析计算，获得采用各种备选材料的B柱所吸收的碰撞能量E1，E2，E3，…En；
B、计算各种备选材料的B柱所吸收碰撞能量的算术平均值
C、得到B柱在采用不同材料时候在侧碰中所吸收能量的平均水平；
D、由能量等效公式反求出等效落锤质量m；
E、取B柱中间位置的截面尺寸为等效梁的截面尺寸，根据计算所得出的等效落锤质量m，建立落锤试验对应的几何模型和有限元模型，材料为吸能接近Em的备选材料；
F、在进行仿真计算之后，确定试验试件的约束方式，使其在最大位移上和B柱在侧碰中的侵入量尽可能接近；
G、所述的落锤碰撞试验方法将B柱简化成等效直壁梁结构，使得三点弯曲落锤碰撞试验能尽可能接近B柱在真实碰撞中的变形情况，帮助设计人员对B柱进行合理的选材，使之能更有效地用于汽车侧面碰撞安全设计。
进一步的，其所述的落锤碰撞试验方法通过能量等效原理有效将汽车车身结构中具有复杂几何外形的B柱简化为典型直壁梁结构，指导设计人员或试验人员合理设计出质量适当的三点弯曲试验落锤，避免落锤设计或选择的盲目性，从而达到有效评价选用各类备选材料的B柱其碰撞安全特性的目的，并为B柱选材提供了一条有效路径。
具体的，在所述的落锤碰撞试验方法中，取所述的等效落锤质量为冲击锤头的质量。
具体的，在取所述的B柱中间位置的截面尺寸为等效梁的截面尺寸时，根据之前计算得出的冲击锤头的质量m，建立落锤试验的几何模型和有限元模型，其中试件采用多种约束方式，材料为备选材料中强度为中等的，在进行仿真计算之后，将在最大位移上和B柱在侧碰中的侵入量最为接近的约束方式定为最终试验所采用的约束方式。
图2中，本发明提供了一种采用图1所述试验方法进行工作的三点弯曲落锤碰撞试验装置，包括试验台和位于其上的试验试件，其在所述的试验台上设置试验台架组件2，所述的试验试件3固定在试验台架组件上；在所述试验台架组件的外侧，设置两根立柱11，在两立柱之间，设置两根竖向的钢制导轨4；在所述的钢制导轨上，可移动地设置一个电控抓钩组件8，在电控抓钩组件的下方设置一个冲击锤头组件6；其所述的冲击锤头组件可移动地设置在钢制导轨上，经过设置在冲击锤头组件顶部的吊环7，与电控抓钩组件连接；在所述两根立柱的顶端和试验台上，设置第一和第二改向滑轮12、12a，在所述的试验台上设置牵引电机1，所述的电控抓钩组件经被第一和第二改向滑轮约束的钢丝绳10，与所述的牵引电机连接。
其所述的电控抓钩组件在牵引电机和钢丝绳的牵引下，沿钢制导轨上下移动。
当所述电控抓钩组件的抓钩松开时，所述的冲击锤头组件沿钢制导轨作自由落体运动，撞击位于其下方的试验试件。
在所述冲击锤头组件的冲击锤头的侧面设置电阻式或半导体式应变片；在所述冲击锤头的内部设置压电式传感器；在所述试验试件的下方设置激光位移传感器；在试验台架组件的一侧设置高速摄像机（上述器件或装置在本图中均未示出）。
所述的电阻式或半导体式应变片、压电式传感器、激光位移传感器和高速摄像机，与控制计算机连接，构成碰撞试验装置的电控信号检测、记录系统。
所述的钢制导轨为两根，与门型试验台架组件位置对应地设置在其上方。
在所述的两根立柱之间，设置至少两根横梁9；在所述的各个立柱与对应的竖向钢制导轨之间，设置横向支撑5，构成一个稳定的门字架结构。
在图3中，电控抓钩组件包括导向支架29及两侧的导向滑块30、步进电机24、固定轴28、位移螺栓25、连接杆26和由第一轴27、第一连杆23a、第二连杆23b、第一夹臂21a、第二夹臂21b构成的四连杆结构；其中，所述的导向支架及两侧的导向滑块通过螺栓固结为一个整体，安装在滑轨上，可自由移动。
所述的步进电机和固定轴分别焊接固定在导向支架上，以确保相互之间的位置关系；所述位移螺栓的上端与步进电机的转动轴相连，位移螺栓的下端与连接杆通过螺纹相互咬合；所述连接杆与第一轴过盈配合；所述的第一连杆、第二连杆、第一夹臂和第二夹臂，通过第一轴、第二轴22a、第三轴22b和固定轴连接成四连杆结构，构成电控抓钩结构。
具体的，所述步进电机的控制端与控制计算机连接，在控制计算机的控制下，所述的步进电机输出轴转动，经过连接杆带动四连杆结构动作，进而实现电控抓钩结构的打开或关闭动作。
图4中，所述的试验台架组件包括左、右梁支座31，旋转轴32，限位环33，支撑轴34和钢锭支座36；其中，竖直布置的左、右梁支座通过螺栓固定于钢锭支座上，旋转轴安装于左侧梁支座安装孔内，两端采用限位环限定其位置；支撑轴安装于右侧梁支座安装孔内.
所述试验试件3的一端经旋转轴固定在左侧梁支座上，构成销接端，其另一端放置在于右侧梁支座的支撑轴上，构成自由移动端。
图5中，所述的冲击锤头组件包括工字钢支撑架41及其两侧的尼龙滑块42、配重块43、导向链接杆44、锤头细颈部45和冲击锤头46。
其中，工字钢支撑架通过两端的螺栓孔与尼龙滑块连成一体，可以在导轨上自由滑动。
工字钢支撑架的竖直方向上从上到下依次安装配重块、导向链接杆、锤头细颈部以及冲击锤头；所述的安装配重块、导向链接杆、锤头细颈部以及冲击锤头之间通过螺钉固结。
其所述的电阻式或半导体式应变片设置在锤头细颈部外表面，其压电式传感器设置在冲击锤头中。
图6中，所述试验台架组件2及试验试件3，构成第一竖向平面，所述的两根立柱、竖向钢制导轨或由其构成的门字架结构，构成第二竖向平面，沿竖向钢制导轨移动的冲击锤头组件6也在所述的第二竖向平面中。
根据试验或设备布局的需要，其所述的第一竖向平面与第二竖向平面可以采用重合的布局，亦可采用本图所示的十字相交布局。
本发明还提供了一种上述试验装置的试验和测试工作方式：
将待测的试验试件安装在试验台架上，电阻式或半导体式应变片粘贴在冲击锤头的侧面，再将激光位移传感器放置在试验试件下方，同时将高速摄像机设置在试验台架侧面并对准试验试件的冲击位置；
将电阻式或半导体式应变片、压电式传感器、激光位移传感器的信号输出端与控制计算机的I/O端连接，将电控抓钩组件中步进电机以及高速摄像机的控制输入端与控制计算机的I/O端连接，构成碰撞试验装置的电控信号测控、检测、记录系统；
所述的电控抓钩组件将冲击锤头抓紧；启动牵引电机，牵引电机通过钢丝绳上的电控抓钩组件将冲击锤头提升至指定高度，控制计算机向电控抓钩组件发送脱钩信号，冲击锤头脱离电控抓钩组件，冲击锤头组件沿着导轨从指定高度落下并撞击试验试件，撞击过程中控制计算机通过应变片测得碰撞力变化曲线，通过位移传感器测得试验试件中部位置的变形量曲线。
实施例：
1、试验条件：
测试装置：压电式传感器，半导体应变片，电阻式应变片，位移传感器，高速摄像机。
试验材料：DP780，1.38mm
碰撞速度：12m/s
锤头重量：18.3kg
2、试验结果：
落锤试验中需要将试验台架，冲击锤头布置成如图6所示。
在锤头细颈部外表面位置安装有一组电阻式应变片和一组半导体式应变片，用于测得锤头颈部的应力，亦是锤头同试验试件碰撞时的接触力。
另外，在锤头的冲击锤头内部装有压电式传感器。
先将落锤升高至指定高度，再控制抓钩装置，使其抓钩松开，锤头沿导轨自由落体，最终撞击上直壁梁试验试件，使其发生弯曲变形。
试验中主要采集的数据是：压电式传感器、半导体式应变片和电阻式应变片所测得的碰撞力。其波形如图7所示。
图中曲线A、曲线B和曲线C对应为压电式传感器、半导体式应变片和电阻式应变片所测得的碰撞力。
由于对受力部件的有限元分析法、本技术方案中所涉及的各传感器、应变片以及高速摄像机、计算机等均为现有技术，故其具体步骤、方法以及各部件之间的具体连接关系在此不再叙述。
本发明通过能量等效原理有效将汽车车身结构中具有复杂几何外形的B柱简化为典型直壁梁结构，指导设计人员或试验人员合理设计出质量适当的三点弯曲试验落锤，避免落锤设计或选择的盲目性，从而达到有效评价选用各类备选材料的B柱其碰撞安全特性的目的，并为B柱选材提供了一条有效路径，使得三点弯曲落锤碰撞试验能尽可能接近B柱在真实碰撞中的变形情况，帮助设计人员对B柱进行合理的选材，使之能更有效地用于汽车侧面碰撞安全设计；与现有技术相比，本发明的技术方案具有操作简单，试验一致性好，能使三点弯曲落锤碰撞试验能够尽可能接近B柱在真实碰撞中的变形情况；且通过采用应变片来测量锤头冲击力是一种试验方法的创新。
本发明可广泛用于可以简化成梁三点弯曲特征的零件之碰撞特性测试领域。
Claims (13)
1.一种等效简化梁三点弯曲落锤碰撞试验方法，包括对直壁梁试件进行撞击，使其发生弯曲变形，进而获得相关实验数据，其特征是所述的碰撞试验方法包括下列步骤：
A、在汽车整车侧面碰撞有限元模型中，B柱分别选用n种不同类型的备选材料；在初始速度为H km/h的初始碰撞速度条件下，对上述侧碰有限元模型进行分析计算，获得采用各种备选材料的B柱所吸收的碰撞能量E1，E2，E3，…En；
B、计算各种备选材料的B柱所吸收碰撞能量的算术平均值
C、得到B柱在采用不同材料时候在侧碰中所吸收能量的平均水平；
D、由能量等效公式反求出等效落锤质量m；
E、取B柱中间位置的截面尺寸为等效梁的截面尺寸，根据计算所得出的等效落锤质量m，建立落锤试验对应的几何模型和有限元模型，材料为吸能接近Em的备选材料；
F、在进行仿真计算之后，确定试验试件的约束方式，使其在最大位移上和B柱在侧碰中的侵入量尽可能接近；
G、所述的落锤碰撞试验方法将B柱简化成等效直壁梁结构，使得三点弯曲落锤碰撞试验能尽可能接近B柱在真实碰撞中的变形情况，帮助设计人员对B柱进行合理的选材，使之能更有效地用于汽车侧面碰撞安全设计。
2.按照权利要求1所述的等效简化梁三点弯曲落锤碰撞试验方法，其特征是所述的落锤碰撞试验方法通过能量等效原理有效将汽车车身结构中具有复杂几何外形的B柱简化为典型直壁梁结构，指导设计人员或试验人员合理设计出质量适当的三点弯曲试验落锤，避免落锤设计或选择的盲目性，从而达到有效评价选用各类备选材料的B柱其碰撞安全特性的目的，并为B柱选材提供了一条有效路径。
3.按照权利要求1所述的等效简化梁三点弯曲落锤碰撞试验方法，其特征是取所述的等效落锤质量m为冲击锤头的质量m。
4.按照权利要求1或3所述的等效简化梁三点弯曲落锤碰撞试验方法，其特征是在取所述的B柱中间位置的截面尺寸为等效梁的截面尺寸时，根据之前计算得出的冲击锤头的质量m，建立落锤试验的几何模型和有限元模型，其中试验试件采用多种约束方式，材料为备选材料中强度为中等的，在进行仿真计算之后，将在最大位移上和B柱在侧碰中的侵入量最为接近的约束方式定为最终试验所采用的约束方式。
5.一种采用权利要求1所述试验方法进行工作的三点弯曲落锤碰撞试验装置，包括试验台和位于其上的试验试件，其特征是：
在所述的试验台上设置试验台架组件，所述的试验试件固定在试验台架组件上；
在所述试验台架组件的外侧，设置两根立柱，在两立柱之间，设置两根竖向的钢制导轨；
在所述的钢制导轨上，可移动地设置一个电控抓钩组件，在电控抓钩组件的下方设置一个冲击锤头组件；
其所述的冲击锤头组件可移动地设置在钢制导轨上，经过设置在冲击锤头组件顶部的吊环，与电控抓钩组件连接；
在所述两根立柱的顶端和试验台上，设置第一和第二改向滑轮，在所述的试验台上设置牵引电机，所述的电控抓钩组件经被第一和第二改向滑轮约束的钢丝绳，与所述的牵引电机连接；
其所述的电控抓钩组件在牵引电机和钢丝绳的牵引下，沿钢制导轨上下移动；
当所述电控抓钩组件的抓钩松开时，所述的冲击锤头组件沿钢制导轨作自由落体运动，撞击位于其下方的试验试件；
在所述冲击锤头组件的冲击锤头的侧面设置电阻式或半导体式应变片；在所述冲击锤头的内部设置压电式传感器；在所述试验试件的下方设置激光位移传感器；在试验台架组件的一侧设置高速摄像机；
所述的电阻式或半导体式应变片、压电式传感器、激光位移传感器和高速摄像机，与控制计算机连接，构成碰撞试验装置的电控信号检测、记录系统。
6.按照权利要求5所述的三点弯曲落锤碰撞试验装置，其特征是所述的钢制导轨为两根，与门型试验台架组件位置对应地设置在其上方。
7.按照权利要求5所述的三点弯曲落锤碰撞试验装置，其特征是在所述的两根立柱之间，设置至少两根横梁；在所述的各个立柱与对应的竖向钢制导轨之间，设置横向支撑，构成一个稳定的门字架结构。
8.按照权利要求5或7所述的三点弯曲落锤碰撞试验装置，其特征是所述试验台架组件及试验试件，构成第一竖向平面，所述的两根立柱、竖向钢制导轨或由其构成的门字架结构，构成第二竖向平面，其所述的第一竖向平面与第二竖向平面重合或十字相交。
9.按照权利要求5所述的三点弯曲落锤碰撞试验装置，其特征是所述的试验台架组件包括左、右梁支座，旋转轴，限位环，支撑轴和钢锭支座；
其中，竖直布置的左、右梁支座通过螺栓固定于钢锭支座上，旋转轴安装于左侧梁支座安装孔内，两端采用限位环限定其位置；支撑轴安装于右侧梁支座安装孔内；
所述试验试件的一端经旋转轴固定在左侧梁支座上，构成销接端，其另一端放置在于右侧梁支座的支撑轴上，构成自由移动端。
10.按照权利要求5所述的三点弯曲落锤碰撞试验装置，其特征是所述的电控抓钩组件包括导向支架及两侧的导向滑块、步进电机、固定轴、位移螺栓、连接杆和由第一轴、第一连杆、第二连杆、第一夹臂、第二夹臂构成的四连杆结构；
其中，所述的导向支架及两侧的导向滑块通过螺栓固结为一个整体，安装在滑轨上，可自由移动；
所述的步进电机和固定轴分别焊接固定在导向支架上，以确保相互之间的位置关系；
所述位移螺栓的上端与步进电机的转动轴相连，位移螺栓的下端与连接杆通过螺纹相互咬合；
所述连接杆与第一轴过盈配合；
所述的第一连杆、第二连杆、第一夹臂和第二夹臂，通过第一轴、第二轴、第三轴和固定轴连接成四连杆结构，构成电控抓钩结构。
11.按照权利要求10所述的三点弯曲落锤碰撞试验装置，其特征是所述步进电机的控制端与控制计算机连接，在控制计算机的控制下，所述的步进电机输出轴转动，经过连接杆带动四连杆结构动作，进而实现电控抓钩结构的打开或关闭动作。
12.按照权利要求5所述的三点弯曲落锤碰撞试验装置，其特征是所述的冲击锤头组件包括工字钢支撑架及其两侧的尼龙滑块、配重块、导向链接杆、锤头细颈部和冲击锤头；
其中，工字钢支撑架通过两端的螺栓孔与尼龙滑块连成一体，可以在导轨上自由滑动；工字钢支撑架的竖直方向上从上到下依次安装配重块、导向链接杆、锤头细颈部以及冲击锤头；所述的安装配重块、导向链接杆、锤头细颈部以及冲击锤头之间通过螺钉固结；
其所述的电阻式或半导体式应变片设置在锤头细颈部外表面，其压电式传感器设置在冲击锤头中。
13.按照权利要求5所述的三点弯曲落锤碰撞试验装置，其特征是所述的试验装置通过下述方式进行试验和测试工作：
将待测的试验试件安装在试验台架上，电阻式或半导体式应变片粘贴在冲击锤头的侧面，再将激光位移传感器放置在试验试件下方，同时将高速摄像机设置在试验台架侧面并对准试验试件的冲击位置；
将电阻式或半导体式应变片、压电式传感器、激光位移传感器的信号输出端与控制计算机的I/O端连接，将电控抓钩组件中步进电机以及高速摄像机的控制输入端与控制计算机的I/O端连接，构成碰撞试验装置的电控信号测控、检测、记录系统；
所述的电控抓钩组件将冲击锤头抓紧，启动牵引电机，牵引电机通过钢丝绳上的电控抓钩组件将冲击锤头提升至指定高度，控制计算机向电控抓钩组件发送脱钩信号，冲击锤头脱离电控抓钩组件，冲击锤头组件沿着导轨从指定高度落下并撞击试验试件，撞击过程中控制计算机通过应变片测得碰撞力变化曲线，通过位移传感器测得试验试件中部位置的变形量曲线。
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