CN105953997B - 一种高加速度冲击试验机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高加速度冲击试验机，包括试验台和激波发生器，所述试验台包括底座、滑杆以及测试平台，测试平台通过波形发生器与底座连接，所述激波发生器包括管体，管体通过隔膜划分为高压段和低压段，管体于低压段处设有开口，开口处设有可滑动的受力板，受力板的横截面尺寸与低压段内横截面尺寸相同，所述受力板的外侧设有连接杆，连接杆的末端与测试平台抵接，所述管体于开口的边缘处设有阻挡块。本发明的结构简单，整体制作成本低，所能达到的峰值加速度极高，满足各种样品的测试需求。

Description

一种高加速度冲击试验机
技术领域
本发明涉及一种产品可靠性试验装置，具体为一种高加速度冲击试验机。
背景技术
强冲击试验是为了考核验证材料或者产品抗强冲击的能力。近几十年来，随着航空、航天、兵器等行业的迅速发展，对新材料以及某些零部件提出了更高的抗冲击要求，因此，强冲击试验的需求也日益增多。这类试验要求过载量值小到几十到几百个g，大到几千甚至几万个g。目前并没有合适的试验装置能够满足上述测试要求。
发明内容
针对以上技术问题，本发明提供一种可以满足冲击试验要求的高加速度冲击试验机，其结构简单，制作成本低，可完成各种新材料及零部件的抗冲击测试。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种高加速度冲击试验机，包括试验台和激波发生器，所述试验台包括底座、固定于底座上的滑杆以及滑动设于滑杆之间的测试平台，测试平台通过波形发生器与底座连接，所述激波发生器包括管体，管体通过隔膜划分为高压段和低压段，管体于低压段处设有开口，开口处设有可滑动的受力板，受力板的横截面尺寸与低压段内横截面尺寸相同，所述受力板的外侧设有垂直向外伸出的连接杆，连接杆的末端与测试平台抵接，所述管体于开口的边缘处设有限制受力板弹出的阻挡块。
作为优选的实施方式，所述测试平台上设有样品夹具。
作为优选的实施方式，所述波形发生器为半正弦脉冲发生器或后峰锯齿脉冲发生器或梯形脉冲发生器。
作为优选的实施方式，所述阻挡块抵压于连接杆的外侧面上。
本发明的有益效果是：本发明利用激波发生器来在测试平台的两侧产生压力差，以对测试平台施加超高的压力，使得测试平台产生超高的初始加速度，测试平台可以以所需的运动速度向底座进行冲击，向样品提供所需的冲击测试环境。本发明的结构简单，整体制作成本低，所能达到的峰值加速度极高，满足各种样品的测试需求。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式进行进一步的说明：
图1为本发明的结构示意图。
附图说明：1-底座，2-滑杆，3-测试平台，4-波形发生器，5-管体，6-隔膜，7-高压段，8-低压段，9-开口，10-受力板，11-连接杆，12-阻挡块。
具体实施方式
参照图1，本发明的一种高加速度冲击试验机包括试验台和激波发生器，测试时，样品安装于试验台内，激波发生器利用激波后的高压气体对试验台施加大压力，使得样品在试验台内得到极高的加速度完成冲击测试。
具体地，本发明的试验台包括底座1、滑杆2、测试平台3以及波形发生器4。滑杆2固定于底座1上，其数量可以为两个或以上。测试平台3设于滑杆2之间，可以在滑杆2上来回位移。测试时，样品放置固定于测试平台3，为了方便安装，测试平台3上应设有相应的样品夹具。
波形发生器4设于底座1和测试平台3之间，波形发生器4可以使得测试平台3产生一定的振动，此振动效果配合测试平台3的高加速度冲击效果可以更好地模拟各种冲击现场，起到更好的测试效果。一般地，波形发生器4可以为半正弦脉冲发生器或后峰锯齿脉冲发生器或梯形脉冲发生器，其中半正弦脉冲主要用于模拟线性系统的撞击和减速，弹性结构的撞击等；梯形脉冲用于模拟爆炸等引起的冲击。
本发明的激波发生器包括管体5，管体5通过隔膜6划分为高压段7和低压段8，管体5于低压段8处设有开口9，开口9处设有可滑动的受力板10，受力板10的横截面尺寸与低压段8内横截面尺寸相同。受力板10的外侧设有垂直向外伸出的连接杆11，连接杆11的末端与测试平台3抵接。管体5于开口9的边缘处设有限制受力板10弹出的阻挡块12。阻挡块12优选抵压于连接杆11的外侧面上，结构紧凑，使得受力板10的活动更加稳定。
测试开始时，受力板10通过连接杆11抵接于测试平台3上。当高低压段之间的隔膜6破裂后，生成一道平面激波，此平面激波通过受力板10、连接杆11传播到测试平台3上。当该平面激波到达测试平台3之后，生成一道反射激波，反射激波后的气体运动速度为零，其压力与初始压力(一个大气压)之比有一个理论解。若假设初始激波强度为1.3(弱激波，很容易生成)，那反射波后的压力与初始压力的比值约为3。若压力比值为3，那么测试平台3两边的大气压的压差约为2.0х105Pa，假设测试平台3的面积为600х600mm2，则其受到的压力为7.2х104N。若测试平台3和样品的总质量为300kg，则其受到的初始加速度g'＝240m/s2，约重力加速度的24倍，因此可以使得测试平台3获得极大的初始动能，从而提高样品的峰值加速度。
下面具体说明本发明的冲击测试过程。
(1)首先将测试平台和连接杆分开，在测试平台上安装需要进行冲击试验的样品。完成样品安装之后，重新让试验台和连接杆平稳接触。
(2)根据试验的需要选择合理的波形发生器。
(3)根据试验所需要达到的峰值加速度，来反推试验台和样品所需要达到的初始速度，从而确定管体高压段所需要达到的压力值。然后根据预定的要求，往高压段充气，在高压段上安装一个电子压力表，用于实时测量其内部的气体压力。
(4)事先在隔膜上安装电弧，当高压段压力达到预定值之后，将电弧通电，使隔膜破开。此时管体的高、低压段连通，这是流体力学中经典的尼曼问题，将在激波管中形成一道往测试平台方向传播的平面激波。当该平面激波到达试验台之后，使得测试平台两边的大气压产生极大的压差，压力差向测试平台施力，使得测试平台获得极大的初始动能，从而提高样品的峰值加速度。
(5)当受力板右侧存在高压气体时，受力板和测试平台会受到强的加速运动，其动能不断增加。当测试平台获得所需的运动速度时，阻挡块可以阻碍受力板对测试平台的继续作用，让其和测试平台自由分离开。然后，试验台以所需的运动速度冲向试验机底座。
(6)试验完成，对试验样品进行分析，找出材料和设计的缺陷。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高加速度冲击试验机，其特征在于：包括试验台和激波发生器，所述试验台包括底座、固定于底座上的滑杆以及滑动设于滑杆之间的测试平台，测试平台通过波形发生器与底座连接，所述激波发生器包括管体，管体通过隔膜划分为高压段和低压段，管体于低压段处设有开口，开口处设有可滑动的受力板，受力板的横截面尺寸与低压段内横截面尺寸相同，所述受力板的外侧设有垂直向外伸出的连接杆，连接杆的末端与测试平台抵接，所述管体于开口的边缘处设有限制受力板弹出的阻挡块，所述阻挡块抵压于连接杆的外侧面上。
2.根据权利要求1所述的一种高加速度冲击试验机，其特征在于：所述测试平台上设有样品夹具。
3.根据权利要求1所述的一种高加速度冲击试验机，其特征在于：所述波形发生器为半正弦脉冲发生器或后峰锯齿脉冲发生器或梯形脉冲发生器。
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