CN107561003A - 测试弹性垫板摩擦阻尼性能的方法、装置及测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及测试弹性垫板摩擦阻尼性能的方法、装置及测试设备，属于轨道结构动力学设计领域。该方法包括：对弹性垫板进行预加载，以消除弹性垫板的马林斯效应；对所述弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力加载，获得所述弹性垫板的弹性恢复力与位移的第一曲线；对弹性垫板进行周期性加载，获得弹性垫板的弹性恢复力和摩擦力的合力与位移的第二曲线；根据第一曲线和第二曲线，获得弹性垫板的摩擦力与位移的第三曲线。通过该方法可以获得弹性垫板的摩擦阻尼性能，进而可以根据该摩擦阻尼性能对弹性垫板的减振耗能特性的影响，开发出适用性更强的减振产品。

Description

测试弹性垫板摩擦阻尼性能的方法、装置及测试设备

技术领域

本发明属于轨道结构动力学设计领域，具体涉及测试弹性垫板摩擦阻尼性能的方法、装置及测试设备。

背景技术

铁路扣件弹性垫板是铁路扣件系统的重要组成部分，提供了扣件系统的刚度和阻尼，对缓冲轮轨冲击、减弱振动传递起着至关重要的作用。弹性垫板本质上属于橡胶类高分子聚合材料，由一条条分子链聚合而成的，分子链又包含链段和链节等，能在大的形变下迅速而有力恢复其形变，并消耗一定的能量，体现出较强的弹性和阻尼。随着科技的发展，常在橡胶内加入一些填充剂以改善橡胶的力学性能。在外力作用，橡胶材料大分子链的键角、键长、基团、链节、链段等各个运动单元沿着作用力方向变形消耗机械能，表现出粘弹性阻尼效应。同时，分子链与分子链、分子链与填充料之间也存在着相互摩擦作用，体现出摩擦阻尼效应。这两种阻尼性能的形成与作用机制完全不同，影响因素也不尽相同。其中，粘弹性阻尼主要与外力加载频率和材料所处环境温度有关，摩擦阻尼主要与外力加载的幅值、材料变形大小有关。要想准确研究弹性垫板的减振耗能特性进而开发出适用性更强的减振产品，就需要对这两种阻尼性能分别进行测试与表征。但是，现有测试方法或装置(如，大型加载设备、动态力学分析仪等)主要测试弹性垫板的粘弹阻尼+摩擦阻尼的综合阻尼性能，难以直接获得弹性垫板的摩擦阻尼性能。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种测试弹性垫板摩擦阻尼性能的方法、装置及测试设备，以有效地改善上述问题。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种测试弹性垫板摩擦阻尼性能的方法，包括：对弹性垫板进行预加载，以消除所述弹性垫板的马林斯效应；对所述弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力加载，获得每个测试点在该静力作用下的形变位移，根据获得的形变位移获得所述弹性垫板的弹性恢复力与位移的第一曲线；对所述弹性垫板进行周期性加载，获得所述弹性垫板在被施加周期性作用力的情况下的形变位移，根据所获得的形变位移获得所述弹性垫板的弹性恢复力和摩擦力的合力与位移的第二曲线；根据所述第一曲线和所述第二曲线，获得所述弹性垫板的摩擦力与位移的第三曲线。

第二方面，本发明实施例还提供了一种测试弹性垫板摩擦阻尼性能的装置，包括：加载单元，用于对弹性垫板进行预加载、对所述弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力加载以及对所述弹性垫板进行周期性加载。第一获取单元，用于获得每个测试点在该静力作用下的形变位移，根据获得的形变位移获得所述弹性垫板的弹性恢复力与位移的第一曲线。第二获取单元，用于获得所述弹性垫板在被施加周期性作用力的情况下的形变位移，根据所获得的形变位移获得所述弹性垫板的弹性恢复力和摩擦力的合力与位移的第二曲线。第三获取单元，用于根据所述第一曲线和所述第二曲线，获得所述弹性垫板的摩擦力与位移的第三曲线。

第三方面，本发明实施例还提供了一种测试设备，应用于上述方法，所述设备包括：底座、加载装置、支撑架和反力梁。所述支撑架的一端与所述底座连接，所述支撑架的另一端与所述反力梁连接。所述加载装置设置于所述底座内，其加载端置于所述底座外，与所述反力梁相对，对弹性垫板施加压力时，该加载端与该弹性垫板接触，该弹性垫板还与所述反力梁接触，通过所述反力梁和所述加载端的相互挤压而使该弹性垫板发生形变。所述加载装置用于为所述弹性垫板施加作用力，以进行预加载、静力加载和周期性加载。

本发明实施例提供的测试弹性垫板摩擦阻尼性能的方法、装置及测试设备，与现有技术相比，通过该方法可以获得弹性垫板的摩擦阻尼性能，进而可以根据该摩擦阻尼性能对弹性垫板的减振耗能特性的影响，开发出适用性更强的减振产品。解决了现有设备(如，动态力学分析仪)只能对弹性垫板的减振耗能特性进行测试，但不能将弹性垫板摩擦阻尼效应和粘弹性阻尼效应进行剥离，准确描述摩擦阻尼效应和粘弹性阻尼效应对弹性垫板耗能特性的具体影响，不利于弹性垫板耗能特性的准确研究的问题。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1示出了一种可应用于本发明实施例中的电子设备的结构框图。

图2示出了本发明实施例提供的一种测试弹性垫板摩擦阻尼性能的方法的流程图。

图3示出了本发明实施例提供的一种获得每个测试点在该静力作用下的形变位移的方法的流程图。

图4示出了本发明实施例提供的弹性垫板的弹性恢复力与位移的第一曲线的示意图。

图5示出了本发明实施例提供的弹性垫板的合力与位移的第二曲线的示意图。

图6示出了本发明实施例提供的弹性垫板的摩擦力与位移的第三曲线的示意图。

图7示出了本发明实施例提供的一种测试弹性垫板摩擦阻尼性能的装置的功能模块图。

图8示出了本发明实施例提供的图7中第一获取单元的功能模块图。

图9示出了本发明实施例提供的一种测试设备的结构示意图。

图10示出了本发明实施例提供的图9中的液压加载器的结构示意图。

图11示出了本发明实施例提供的弹性垫板放置于测试设备时的示意图。

图标：10－测试设备；11－底座；12－支撑架；121－第一支撑臂；122－第二支撑臂；13－反力梁；14－测试组件；141－承力头；142－加载头；15－加载装置；151－控制系统；152－电液伺服阀；153－储液箱；154－液压加载器；1541－油缸；1542－活塞；1543－第一进油孔；1544－第二进油孔；1546－位移传感器；1547－压力传感器；21－短钢轨；22－铁垫板；23－砂布；24－弹性垫板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，图1示出了一种可应用于本发明实施例中的电子设备100的结构框图。所述电子设备100包括：测试弹性垫板摩擦阻尼性能的装置110、存储器120、存储控制器130和处理器140。

所述存储器120、存储控制器130、处理器140各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述测试弹性垫板摩擦阻尼性能的装置110包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器中或固化在所述电子设备100的操作系统(operating system，OS)中的软件功能单元。所述处理器140用于执行存储器120中存储的可执行单元，例如所述测试弹性垫板摩擦阻尼性能的装置110包括的软件功能单元或计算机程序。

其中，存储器120可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器120用于存储程序，所述处理器140在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流程定义的电子设备所执行的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。

处理器140可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

本发明实施例提供了一种测试弹性垫板摩擦阻尼性能的方法，如图2所示，其中图2示出了本发明实施例提供的一种测试弹性垫板摩擦阻尼性能的方法的流程图，具体包括：步骤S201－S204。

步骤S201：对弹性垫板进行预加载，以消除所述弹性垫板的马林斯效应。

在对弹性垫板摩擦阻尼性能进行测试之前，先将待测试的弹性垫板加载到测试设备上，待准备工作完成后，对弹性垫板进行预加载，以消除所述弹性垫板的马林斯效应。对弹性垫板进行周期性预加载时，加载范围应超过弹性垫板正常服役状态受力范围，加卸载速率宜为2－5kN/s，加载周期应不少于3次。优选地，对于高速铁路扣件弹性垫板，加载范围取0－100kN，加载速率取2kN/s，加载周期取3次。

步骤S202：对所述弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力加载，获得每个测试点在该静力作用下的形变位移，根据获得的形变位移获得所述弹性垫板的弹性恢复力与位移的第一曲线。

在消除弹性垫板的马林斯效应后，便可以对弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力加载，以获得每个测试点在该静力作用下的形变位移。其中，该预设测试点是加载前在弹性垫板正常服役的受力范围内所取的测试点。这些测试点可以是等间距的，也可是非等间距的。本实施例中，优选地该预设测试点是等间距的，例如，在20－70kN的范围内，每隔5kN取一个测试点。此时，该预设测试点包括：20kN、25kN、30kN……60kN、65kN、70kN。

其中，获得每个测试点在该静力作用下的形变位移包括两种方式，下面将分情况对这两种方式进行介绍。

作为一种实施方式，可以根据第一预设标准，对所述弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力加载，加载时，当加载力值达到当前测试点的设定力值时，保持该加载力值恒定，待所述弹性垫板的形变稳定后，获得当前测试点下的形变位移，测试下一个测试点的形变位移，直至获得每个测试点下的形变位移。其中，该第一预设标准是根据实际需要而预先设定的标准，例如，本实施例中，可以是对测试点进行加载时，按照测试点设定力值从低到高的顺序依次进行测试。

为了便于理解，本实施例中仅以对20kN的测试点进行静力加载的情况进行说明，其余测试点的加载情况与之类似。例如，在对20kN的测试点进行静力加载时，当加载力值达到当前测试点的设定力值时，如，达到20kN时，保持该加载力值恒定，例如，保持30分钟，待所述弹性垫板的形变稳定后，记录下当前测试点的形变位移，然后在下一个测试点的形变位移进行测试，依次类推，直到测试完所有测试点的形变位移为止。

作为另一种实施方式，请参阅图3所示的方式获得每个测试点在该静力作用下的形变位移。该方式包括步骤S301－S303。

步骤S301：根据第二预设标准，对所述弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力加载，获得每个测试点在该静力作用下的第一形变位移。

可以根据第二预设标准，对所述弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力加载，加载时，当加载力值达到当前测试点的设定力值时，保持该加载力值恒定，待所述弹性垫板的形变稳定后，获得当前测试点下的第一形变位移，测试下一个测试点的第一形变位移，直至获得每个测试点下的第一形变位移。其中，该第二预设标准是根据实际需要而预先设定的标准，例如，本实施例中，该第二预设标准可以是按照测试点设定力值从低到高的顺序依次进行测试，然后再按照从高到低的顺序依次进行测试。其中，由于测试点从低到高的顺序依次进行测试时，静力是依次增大的，因此将这一过程称之为静力加载，反之，测试点从高到低的顺序依次进行测试时，静力是依次减小的，因此将这一过程称之为静力卸载。

本实施例中，还是以对20kN的测试点进行静力加载的情况进行说明，其余测试点的加载情况与之类似。例如，在对20kN的测试点进行静力加载时，当加载力值达到当前测试点的设定力值时，如，达到20kN时，保持该加载力值恒定，例如，保持10分钟，待所述弹性垫板的形变稳定后，记录下当前测试点的第一形变位移，然后在下一个测试点的第一形变位移，依次类推，直到测试完所有测试点的第一形变位移为止。

步骤S302：对所述弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力卸载，获得每个测试点在该静力作用下的第二形变位移。

卸载时，当卸载力值达到当前测试点的设定力值时，保持该卸载力值恒定，待所述弹性垫板的形变稳定后，获得当前测试点下的第二形变位移，测试下一个测试点的第二形变位移，直至获得每个测试点下的第二形变位移。其中，卸载时，测试点是按照设定力值从高到低的顺序依次进行测试。本实施例中，以对70kN的测试点进行静力卸载的情况进行说明，其余测试点的卸载情况与之类似。例如，在对70kN的测试点进行静力卸载时，当卸载力值达到当前测试点的设定力值时，如，达到70kN时，保持该卸载力值恒定，例如，保持10分钟，待所述弹性垫板的形变稳定后，记录下当前测试点的第二形变位移，然后在下一个测试点的第二形变位移，依次类推，直到测试完所有测试点的第二形变位移为止。

步骤S303：对获得的每个测试点的第一形变位移和第二形变位移取平均值，得到第三形变位移，将所述第三形变位移作为每个测试点在该静力作用下的形变位移。

根据步骤S301的方法获得每个测试点的第一形变位移，根据步骤S302的方法获得每个测试点的第二形变位移，然后对获得的第一形变位移和第二形变位移取平均值，获得每个测试点的第三形变位移，然后将获得的第三形变位移作为每个测试点在该静力作用下的形变位移。为了便于理解，本实施例中，仅以20kN测试点为例进行说明，其余测试点与之类似。

在加载时，获得20kN测试点的第一形变位移，卸载时，获得20kN测试点的第二形变位移，然后取两者的平均值，得到该测试点的第三形变位移，将该第三形变位移作为该测试点的形变位移。

获得每个测试点的形变位移后，便可获得所述弹性垫板的弹性恢复力与位移的第一曲线。根据获得的每个测试点的形变位移，拟合弹性垫板弹性恢复力与位移的经验公式，便可获得所述弹性垫板的弹性恢复力与位移的第一曲线。

其中，弹性垫板静态非线性弹性恢复力与位移的经验关系为：其中，x为弹性垫板受压变形位移；k₁为弹性恢复力中线性成分对应弹性刚度；a为非线性弹性成分比例系数；b为位移敏感系数。

运用最小二乘法原理，对各测试点的形变位移进行拟合，可得到参数识别结果，k₁＝7.5，a＝0.13，b＝1.14。然后将k₁、a、b的值带入该公式中，便可获得所述弹性垫板的弹性恢复力与位移的第一曲线，如图4所示。

步骤S203：对所述弹性垫板进行周期性加载，获得所述弹性垫板在被施加周期性作用力的情况下的形变位移，根据所获得的形变位移获得所述弹性垫板的弹性恢复力和摩擦力的合力与位移的第二曲线。

对弹性垫板施加低频、大振幅的周期性外力，使弹性垫板发生受迫变形，通过测试设备采集所述弹性垫板在被施加周期性作用力的情况下的形变位移，根据所获得的形变位移获得所述弹性垫板的弹性恢复力和摩擦力的合力与位移的第二曲线，如图5所示。

其中，对所述弹性垫板进行周期性加载时，应该连续记录弹性垫板在周期性外力作用下的力－位移数据。加载频率不宜大于0.01Hz，加载振幅应不小于弹性垫板实际服役状态轮轨激振最大振幅。优选地，对于高速铁路扣件弹性垫板，加载范围取20－70kN，加载频率取0.01Hz，加载周期为5次，此时相应的加载速率为1kN/s。

步骤S204：根据所述第一曲线和所述第二曲线，获得所述弹性垫板的摩擦力与位移的第三曲线。

根据获得的弹性垫板在周期性外力作用下的力－位移数据以及第一曲线的表达式，便可获得在该周期性外力作用下的弹性垫板的弹性恢复力，如图5所示。从第二曲线所示的合力中扣除获得的弹性恢复力，便可以获得弹性垫板的摩擦力与位移的第三曲线，如图6所示。

作为另一种实施方式，在获得弹性垫板的摩擦力与位移的第三曲线后，用描述弹性垫板摩擦阻尼性能的数学模型，对弹性垫板的摩擦阻尼性能进行表征，得到摩擦模型参数。

本实施例中，优选地，采用Berg摩擦模型对弹性垫板的摩擦阻尼性能进行表征。其中，Berg摩擦模型基本公式为：

式中：f_fmax表示最大摩擦力；x₂表示摩擦力达到最大摩擦力一半时的位移；x为弹性垫板受压变形位移；f_fs和x_s为每次位移方向发生变化参考点的摩擦力和位移；μ＝f_fs/f_fmax。

在获得弹性垫板的摩擦力与位移的第三曲线的基础上，利用最小二乘法对实测的摩擦力位移数据进行拟合，可得到摩擦模型的参数识别结果，x₂＝0.1mm，F_fmax＝4.1kN。

本发明实施例还提供了一种测试弹性垫板摩擦阻尼性能的装置110，如图7所示。该装置110包括：加载单元111、第一获取单元112、第二获取单元113、第三获取单元114和第四获取单元115。

加载单元111，用于对弹性垫板进行预加载、对所述弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力加载以及对所述弹性垫板进行周期性加载。

第一获取单元112，用于获得每个测试点在该静力作用下的形变位移，根据获得的形变位移获得所述弹性垫板的弹性恢复力与位移的第一曲线。第一获取单元112，还用于根据第一预设标准，对所述弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力加载，加载时，当加载力值达到当前测试点的设定力值时，保持该加载力值恒定，待所述弹性垫板的形变稳定后，获得当前测试点下的形变位移，测试下一个测试点的形变位移，直至获得每个测试点下的形变位移。

第二获取单元113，用于获得所述弹性垫板在被施加周期性作用力的情况下的形变位移，根据所获得的形变位移获得所述弹性垫板的弹性恢复力和摩擦力的合力与位移的第二曲线；

第三获取单元114，用于根据所述第一曲线和所述第二曲线，获得所述弹性垫板的摩擦力与位移的第三曲线。

第四获取单元115，用于根据获得的所述弹性垫板的摩擦力与位移的第三曲线和用于描述弹性垫板摩擦阻尼性能的数学模型，得到摩擦模型参数。

其中，如图8所示，第一获取单元112包括：第一获取子单元1121、第二获取子单元1122和第三获取子单元1123。

所述第一获取子单元1121，用于根据第二预设标准，对所述弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力加载，获得每个测试点在该静力作用下的第一形变位移；

所述第二获取子单元1122，用于对所述弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力卸载，获得每个测试点在该静力作用下的第二形变位移；

所述第三获取子单元1123，用于对获得的每个测试点的第一形变位移和第二形变位移取平均值，得到第三形变位移，将所述第三形变位移作为每个测试点在该静力作用下的形变位移。

本发明实施例提供了一种测试设备10，如图9所示。该测试设备10包括：底座11、加载装置15、支撑架12和反力梁13。

所述底座11的形状可以有多种，例如，可以是圆形，也可以是长方形，还可以是三角形等等。于本实施例中，优选地，所述底座11的形状可以为长方形。优选地，所述底座11的材质可以为金属材质，例如，可以是由铁质材料制成，也可以是由钢质材料制成，还可以是合金制成，例如由不锈钢材质制成等。

所述底座11与所述反力梁13通过所述支撑架12连接。其中，所述底座11与所述支撑架12的连接的方式可以有多种，例如，可以是通过中间件连接，例如，该中间件为：螺母和螺杆、螺钉等；也可以是通过粘合、焊接等方式连接，还可以是通过组合方式连接，例如，通过凹槽与凸块等组合方式连接；亦或者是一体成型等。于本实施例中，优选地，所述底座11与所述支撑架12通过中间件连接。

所述支撑架12用于固定所述反力梁13，即，所述支撑架12的一端与所述底座11连接，所述支撑架12的另一端与所述反力梁13连接，从而将反力梁13固定住。于本实施例中，优选地，所述支撑架12包括：第一支撑臂121和第二支撑臂122。

所述第一支撑臂121的一端与所述底座11连接，所述第一支撑臂121的另一端与所述反力梁13连接。所述第一支撑臂121的形状可以有多种，于本实施例中，优选地，所述第一支撑臂121的形状可以为长方形。优选地，所述第一支撑臂121的材质可以为金属材质，例如，可以是由铁质材料制成，也可以是由钢质材料制成，还可以是合金制成，例如由工字钢制成等。

所述第二支撑臂122的一端与所述底座11连接，所述第二支撑臂122的另一端与所述反力梁13连接。所述第二支撑臂122的形状可以有多种，于本实施例中，优选地，所述第二支撑臂122的形状可以为长方形。优选地，所述第二支撑臂122的材质可以为金属材质，例如，可以是由铁质材料制成，也可以是由钢质材料制成，还可以是合金制成，例如由工字钢制成等。

其中，优选地，该第一支撑臂121的一端与所述底座11的一端连接，所述第一支撑臂121的另一端与所述反力梁13的一端连接。该第二支撑臂122的一端与所述底座11的另一端连接，所述第二支撑臂122的另一端与所述反力梁13的另一端连接。底座11、第一支撑臂121、第二支撑臂122和反力梁13构成一个长方形或者梯形等。

所述反力梁13与所述底座11通过所述支撑架12连接。其中，所述反力梁13与所述支撑架12的连接的方式可以有多种，于本实施例中，优选地，所述反力梁13与所述支撑架12通过中间件连接。优选地，所述反力梁13的一端与第一支撑臂121连接，所述反力梁13的另一端与所述第二支撑臂122连接。

所述反力梁13的形状可以有多种，例如，可以是圆形，也可以是长方形，还可以是三角形等等。于本实施例中，优选地，所述反力梁13的形状可以为长方形。优选地，所述反力梁13的材质可以为金属材质，例如，可以是由铁质材料制成，也可以是由钢质材料制成，还可以是合金制成，例如由工字钢制成等。

所述加载装置15设置于所述底座11内，其加载端置于所述底座11外，与该反力梁13相对。该加载装置15用于为所述弹性垫板施加作用力，以进行预加载、静力加载和周期性加载。在加载时，将实验对象例如弹性垫板置于该测试端上，与其接触，通过控制该加载端的高度，使该弹性垫板与反力梁13接触，通过反力梁13和加载端的相互挤压而使该弹性垫板发生形变，以完成弹性垫板的摩擦阻尼性能的测试。

其中，在加载时，为了便于使弹性垫板更好地受到挤压，提高测试的精准性，优选地，该测试设备10还包括：测试组件14，所述测试组件14包括：承力头141和加载头142。

该承力头141与该反力梁13连接，与设置于加载端上的加载头142相对，加载时，通过所述承力头141和所述加载头142的相互挤压而使该试验对象发生形变。其中，该承力头141与该反力梁13的连接方式可以有多种，本实施例中，优选地该承力头141与该反力梁13通过中间件连接。

该承力头141的形状可以有多种，于本实施例中，优选地，所述承力头141的形状可以为“倒T”形。优选地，所述承力头141的材质可以为金属材质，例如，可以是由铁质材料制成，也可以是由钢质材料制成，还可以是合金制成，例如由工字钢制成等。

该加载头142与加载端连接，与设置于反力梁13上的承力头141相对，加载时，通过所述承力头141和所述加载头142的相互挤压而使该试验对象发生形变。其中，该加载头142与该加载端的连接方式可以有多种，本实施例中，优选地该加载头142与该加载端通过中间件连接。

该加载头142的形状可以有多种，于本实施例中，优选地，所述加载头142的形状可以为“T”形。优选地，所述加载头142的材质可以为金属材质，例如，可以是由铁质材料制成，也可以是由钢质材料制成，还可以是合金制成，例如由工字钢制成等。

其中，该加载装置15作为测试弹性垫板摩擦阻尼性能的动力源，主要为弹性垫板施加作用力，以进行预加载、静力加载和周期性加载。该加载装置15的加载方式可以是气压加载、螺旋千斤顶加载、液压加载、电磁加载等。本实施例中，优选地，该加载装置15为伺服液压加载装置15，具有加卸载方便、产生荷载大、便于进行循环往复加载、易于控制等诸多优点。进一步优选地，该伺服液压加载装置15包括：控制系统151、电液伺服阀152、储液箱153和液压加载器154。

该控制系统151作为该伺服液压加载装置15的控制核心，可根据来自外部微机系统的加载指令，去控制电液伺服阀152，以使所述储液箱153中的液压油注入所述液压加载器154，或将所述液压加载器154中的液压油吸入所述储液箱153中，推动所述液压加载器154的活塞1542上下运动。

该电液伺服阀152分别与控制系统151、储液箱153和液压加载器154连接。电液伺服阀152接收到控制系统151输送的电信号后，将其转换为大功率的液压信号，把来自储液箱153的液压油注入液压加载器154，使液压加载器154按照控制系统151输送的电信号的规律推动活塞1542，对试验对象施加荷载。

如图10所示，该液压加载器154与储液箱153通过输油管连通，在电液伺服阀152的作用下，可以使液压加载器154中的活塞1542按照预定加载方式运动。优选地，该液压加载器154包括：油缸1541和设置于该油缸1541内的活塞1542。

该油缸1541上设置有第一进油孔1543和第二进油孔1544，当储液箱153内的液压油从第一进油孔1543进入时，油缸1541内的液压油从第二进油孔1544流出时，该活塞1542向下运动；当油缸1541内的液压油从第一进油孔1543流出时，储液箱153内的液压油从第二进油孔1544流入时，该活塞1542向上运动。为了使该活塞1542按照预定的加载方式运行，优选地，在该活塞杆(置于底座11外的一端)与加载头142之间还设置有压力传感器1547，以及在该油缸壁与加载头142之间还设置有位移传感器1546。

该压力传感器1547和位移传感器1546均与控制系统151连接，控制系统151根据压力传感器1547反馈的压力信号以及位移传感器1546反馈的位移信号对电液伺服阀152进行调节，使液压加载器154的加载按照设定的加载方式进行。进一步地，电液伺服阀152可根据输入电流的极性控制液压油的流向，根据输入电流的大小控制液压油的油量，进而对液压加载器154施加的荷载进行控制。

其中，所述控制系统151、所述电液伺服阀152、所述储液箱153和所述液压加载器154均设置于所述底座11内，所述液压加载器154的活塞1542杆的一端置于所述底座11外，与所述反力梁13相对。

其中，该控制系统151可以包括具有信号的处理能力的集成电路芯片。上述的集成电路芯片可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该集成电路芯片也可以是任何常规的处理器等。于本实施例中，优选地，该集成电路芯片可以是STM32系列的处理器，例如STM32F103C8T6、STM32F103VET6等型号。

其中，位移传感器1546仅用于测试弹性垫板在力作用下发生的压缩变形位移，因此对位移传感器1546的原理、构造并没有固定要求。例如，选用型号为WYDC－10L、WYDC－5D、GHSD 750、CD375、HSTAR 750、GHSD 750等型号的位移传感器1546。

其中，压力传感器1547仅用于测试弹性垫板所受的压力，因此对压力传感器1547的原理、构造并没有固定要求。例如，选用型号为M10B、N10B、C10E、MYD－8433、MYZ－133等型号的压力传感器1547。

其中，应当理解的是，采用不同的加载方式时，该加载装置15的结构也不相同，因此不能将本实施例中优选地的加载方式下的结构，理解成是对本发明的限制。

采用上述的测试设备10对弹性垫板的摩擦阻尼的参数进行测试时，先检查测试设备10是否正常，各项连接是否正常，传感器的读数是否异常。然后将短钢轨21、铁垫板22、砂布23和弹性垫板24按照图11所示的方式放置于该测试设备10的相应位置，并准备开始试验。以图11为例，按从上至下的顺序，依次为承力头141、短钢轨21、铁垫板22、砂布23、弹性垫板24、砂布23、加载头142。其中，位于加载头142与弹性垫板24之间的砂布23的砂粒端朝向弹性垫板24；位于铁垫板22与弹性垫板24之间的砂布23的砂粒端朝向弹性垫板24。

以上各单元可以是由软件代码实现，此时，上述的各单元可存储于电子设备的存储器内。以上各单元同样可以由硬件例如集成电路芯片实现。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本发明实施例所提供的测试弹性垫板摩擦阻尼性能的装置110，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个单元、程序段或代码的一部分，所述单元、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个单元单独存在，也可以两个或两个以上单元集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read－Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种测试弹性垫板摩擦阻尼性能的方法，其特征在于，包括：

对弹性垫板进行预加载，以消除所述弹性垫板的马林斯效应；

对所述弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力加载，获得每个测试点在该静力作用下的形变位移，根据获得的形变位移获得所述弹性垫板的弹性恢复力与位移的第一曲线；

对所述弹性垫板进行周期性加载，获得所述弹性垫板在被施加周期性作用力的情况下的形变位移，根据所获得的形变位移获得所述弹性垫板的弹性恢复力和摩擦力的合力与位移的第二曲线；

根据所述第一曲线和所述第二曲线，获得所述弹性垫板的摩擦力与位移的第三曲线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力加载，获得每个测试点在该静力作用下的形变位移，包括：

根据第一预设标准，对所述弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力加载，加载时，当加载力值达到当前测试点的设定力值时，保持该加载力值恒定，待所述弹性垫板的形变稳定后，获得当前测试点下的形变位移，测试下一个测试点的形变位移，直至获得每个测试点下的形变位移。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力加载，获得每个测试点在该静力作用下的形变位移，包括：

根据第二预设标准，对所述弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力加载，获得每个测试点在该静力作用下的第一形变位移；

对所述弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力卸载，获得每个测试点在该静力作用下的第二形变位移；

对获得的每个测试点的第一形变位移和第二形变位移取平均值，得到第三形变位移，将所述第三形变位移作为每个测试点在该静力作用下的形变位移。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的获得所述弹性垫板的摩擦力与位移的第三曲线的步骤之后，还包括：

根据获得的所述弹性垫板的摩擦力与位移的第三曲线和用于描述弹性垫板摩擦阻尼性能的数学模型，得到摩擦模型参数。

5.一种测试弹性垫板摩擦阻尼性能的装置，其特征在于，包括：

加载单元，用于对弹性垫板进行预加载、对所述弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力加载以及对所述弹性垫板进行周期性加载；

第一获取单元，用于获得每个测试点在该静力作用下的形变位移，根据获得的形变位移获得所述弹性垫板的弹性恢复力与位移的第一曲线；

第二获取单元，用于获得所述弹性垫板在被施加周期性作用力的情况下的形变位移，根据所获得的形变位移获得所述弹性垫板的弹性恢复力和摩擦力的合力与位移的第二曲线；

第三获取单元，用于根据所述第一曲线和所述第二曲线，获得所述弹性垫板的摩擦力与位移的第三曲线。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：第四获取单元，用于根据获得的所述弹性垫板的摩擦力与位移的第三曲线和用于描述弹性垫板摩擦阻尼性能的数学模型，得到摩擦模型参数。

7.一种测试设备，其特征在于，应用于如权利要求1－4任一项所述方法，所述测试设备包括：底座、加载装置、支撑架和反力梁，所述支撑架的一端与所述底座连接，所述支撑架的另一端与所述反力梁连接，所述加载装置设置于所述底座内，其加载端置于所述底座外，与所述反力梁相对，对弹性垫板施加压力时，该加载端与该弹性垫板接触，该弹性垫板还与所述反力梁接触，通过所述反力梁和所述加载端的相互挤压而使该弹性垫板发生形变；

所述加载装置用于为所述弹性垫板施加作用力，以进行预加载、静力加载和周期性加载。

8.根据权利要求7所述的测试设备，其特征在于，所述测试设备还包括：测试组件，所述测试组件包括：承力头和加载头，所述承力头与所述反力梁连接，所述加载头与所述加载端连接，所述承力头和所述加载头相对，加载时，所述加载头与所述弹性垫板接触，该弹性垫板还与所述承力头接触，通过所述承力头和所述加载头的相互挤压而使该弹性垫板发生形变。

9.根据权利要求7所述的测试设备，其特征在于，所述加载装置为伺服液压加载装置，包括：控制系统、电液伺服阀、储液箱和液压加载器，所述控制系统与所述电液伺服阀连接，所述电液伺服阀分别与所述储液箱和所述液压加载器连接，所述控制系统、所述电液伺服阀、所述储液箱和所述液压加载器均设置于所述底座内，所述液压加载器的活塞杆的一端置于所述底座外，与所述反力梁相对；

所述控制系统用于控制所述电液伺服阀，以使所述储液箱中的液压油注入所述液压加载器，推动所述液压加载器的活塞上下运动。

10.根据权利要求7所述的测试设备，其特征在于，所述支撑架包括：第一支撑臂和第二支撑臂，所述第一支撑臂和所述第二支撑臂相对设置于所述底座的两侧，所述第一支撑臂的另一端与所述反力梁的一端连接，所述第二支撑臂的另一端与所述反力梁的另一端连接。