CN108225709A - 一种冲击试验加载装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供的一种冲击试验加载装置及系统，涉及长脉宽冲击试验领域。该冲击试验加载装置包括炮膛、第一套筒、冲击加载件以及整形垫，炮膛包括冲击加载部，冲击加载部套设于第一套筒外，第一套筒套设于冲击加载件外，冲击加载件的一侧设置有整形垫；通过设置整形垫，可以改善加载波形，过滤掉加载冲击的高频成分，使得加载波形变得平缓，获得具有较长上升时间且上升前沿平缓的入射波形，使得被测产品处于更长脉宽的加速度冲击下，从而实现对被测产品的长脉宽冲击加载。

Description

一种冲击试验加载装置及系统

技术领域

本发明涉及长脉宽冲击试验领域，具体而言，涉及一种冲击试验加载装置及系统，以解决上述问题。

背景技术

冲击试验是一种目的在于确定在正常和极限温度下，当产品受到一系列冲击时，各性能是否失效的试验。

现有的长脉宽(500微秒左右)、高冲击(5×104g左右)的高冲击加载试验，通常是将产品装入火炮、平衡炮等装置，利用弹打靶来实现对产品的高冲击加载。但这种试验方式不仅成本高、周期长、加载波形不平稳，还因为弹上记录装置内存的限制难以实现对产品的在线全方位监测。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种冲击试验加载装置及系统，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种冲击试验加载装置，所述冲击试验加载装置包括炮膛、第一套筒、冲击加载件以及整形垫，所述炮膛包括冲击加载部，所述第一套筒及所述冲击加载件均设置于所述冲击加载部内，所述冲击加载件的一侧与所述整形垫连接。

进一步地，所述整形垫为毛毡垫。

进一步地，所述冲击加载件包括置物部以及整形部，所述整形部一侧的半径大于所述整形部另一侧的半径，所述置物部的一侧与所述整形部的一侧连接，所述置物部的另一侧与所述整形垫连接。

进一步地，所述炮膛还包括弹体发射部以及回收缓冲部，所述弹体发射部、所述冲击加载部以及所述回收缓冲部依次连接。

进一步地，所述冲击试验加载装置还包括入射弹体，所述入射弹体设置于所述弹体发射部内，所述入射弹体包括第一表面以及第二表面，所述第一表面的面积大于所述第二表面的面积。

进一步地，所述冲击试验加载装置还包括第二套筒以及缓冲组件，所述回收缓冲部套设于所述第二套筒外，所述缓冲组件设置于所述第二套筒内。

进一步地，所述冲击试验加载装置还包括挡板以及剪切增稠液，所述挡板设置于所述第二套筒内并形成第一容纳空间以及第二容纳空间，所述缓冲组件设置于所述第一容纳空间内，所述剪切增稠液置于所述第二容纳空间内。

进一步地，所述缓冲组件包括多个第一缓冲垫以及多个第二缓冲垫，多个所述第一缓冲垫与多个所述第二缓冲垫间隔设置。

进一步地，所述炮膛的侧壁开设有第一通孔，所述第一套筒上开设有第二通孔，所述冲击加载件开设有第三通孔。

第二方面，本发明实施例提供了一种冲击试验加载系统，所述冲击试验加载系统包括空气压缩机、参数采集装置、处理器以及冲击试验加载装置，所述冲击试验加载装置包括炮膛、第一套筒、冲击加载件以及整形垫，所述炮膛包括冲击加载部、弹体发射部以及回收缓冲部，所述弹体发射部、所述冲击加载部以及所述回收缓冲部依次连接，所述冲击加载部套设于所述第一套筒外，所述第一套筒套设于所述冲击加载件外，所述冲击加载件的一侧设置有所述整形垫，所述空气压缩机与所述弹体发射部连通，所述参数采集装置与所述处理器电连接；

所述参数采集装置用于采集所述所述待测产品发生撞击时的动态参数，并将所述动态参数传输至所述处理器；

所述处理器用于依据所述动态参数分析所述待测产品的性能。

本发明实施例提供的一种冲击试验加载装置及系统，冲击试验加载装置包括炮膛、第一套筒、冲击加载件以及整形垫，炮膛包括冲击加载部，冲击加载部套设于第一套筒外，第一套筒套设于冲击加载件外，冲击加载件的一侧设置有整形垫；通过设置整形垫，可以改善加载波形，过滤掉加载冲击的高频成分，使得加载波形变得平缓，获得具有较长上升时间且上升前沿平缓的入射波形，使得被测产品处于更长脉宽的加速度冲击下，从而实现对被测产品的长脉宽冲击加载。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的冲击试验加载装置的结构示意图。

图2示出了本发明实施例提供的入射子弹的结构示意图。

图3示出了图1中A处的局部放大示意图。

图4示出了本发明实施例提供的缓冲组件的结构示意图。

图标：100-冲击试验加载装置；110-炮膛；112-弹体发射部；114-冲击加载部；116-回收缓冲部；118-第一通孔；120-入射弹体；130-冲击加载件；132-第三通孔；140-整形垫；150-第一套筒；152-缓冲垫；154-第二通孔；160-第二套筒；162-挡板；170-缓冲组件；172-第一缓冲垫；174-第二缓冲垫；180-剪切增稠液。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

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。

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“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。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。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

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。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

第一实施例

本发明实施例提供了一种冲击试验加载装置100，用于对待测产品进行冲击试验，以测试待测产品在受到冲击时的各项性能。请参阅图1，为本发明实施例提供的冲击试验加载装置100的结构示意图。该冲击试验加载装置100包括炮膛110、第一套筒150、缓冲垫152、冲击加载件130、整形垫140、入射弹体120、第二套筒160、缓冲组件170、挡板162以及剪切增稠液180，其中，第一套筒150、冲击加载件130、整形垫140、入射弹体120、第二套筒160、缓冲组件170、挡板162以及剪切增稠液180均设置于炮膛110内。

其中，炮膛110形成冲击试验加载装置100的主体，用于容纳冲击试验加载装置100包含的各种零部件，如第一套筒150、冲击加载件130、整形垫140、入射弹体120、第二套筒160等。

具体地，炮膛110是一种中空的圆柱形结构，包括冲击加载部114、弹体发射部112以及回收缓冲部1163个部分，且弹体发射部112、冲击加载部114以及回收缓冲部116依次连接。

在一种优选的实施例中，弹体发射部112、冲击加载部114以及回收缓冲部116之间可拆卸连接，该可拆卸连接的具体实施方式包括但不仅限于卡扣连接、螺纹连接等。

通过可拆卸连接的方式连接弹体发射部112、冲击加载部114以及回收缓冲部116之间，可使得携带冲击试验加载装置100更加方便、容易，更节省空间。

弹体发射部112用于放置入射弹体120，并充当入射弹体120的发射区域。

此外，在一种优选的实施例中，弹体发射部112的内表面覆盖有保护膜，该保护膜用于减缓入射弹体120与弹体发射部112内表面的冲击、摩擦，从而减轻弹体发射部112内部的磨损，增加弹体发射部112的使用寿命。

入射弹体120设置于弹体发射部112内，用于在外力作用下与待测产品发生碰撞，从而完成待测产品的冲击试验。

此外，请参阅图2，为入射弹体120的结构示意图。入射弹体120包括第一表面以及第二表面，且第一表面的面积大于第二表面的面积。其中，第二表面为入射弹体120与待测产品接触的一面，第一表面为与第二表面相对设置的一面。

可以理解地，通过入射弹体120变截面的设计，可以有效改善加载波形，使得加载波形变得更加平缓。

冲击加载部114是入射弹体120与待测产品发生碰撞的区域。该冲击加载部114内设置有第一套筒150、冲击加载件130以及整形垫140，冲击加载件130的一侧与整形垫140连接。

需要说明的是，炮膛110的冲击加载部114的侧壁上，开设有第一通孔118(如图3)，该第一通孔118在可容信号传输线通过的同时，还可以取/放待测产品。

其中，冲击加载件130用于放置待测产品，以便待测产品与入射子弹发生碰撞。

具体地，冲击加载件130包括置物部以及整形部，置物部的一侧与整形部的一侧连接。

冲击加载件130的置物部用于放置待测产品，且置物部为中空的圆柱体，且置物部远离整形部一侧的开口处，从置物部内表面延伸至外表面的方向开设有环形凹槽，该环形凹槽用于放置整形垫140；置物部的侧壁开设有第三通孔132(如图3)，该第三通孔132可容信号传输线通过。

整形部靠近置物部一侧的半径大于整形部另一侧的半径，通过如此设计整形部，可以增加冲击持续时间，同时还可以起到改善加载波形，使得加载波形变得更加平缓的作用。

整形垫140设置于置物部远离整形部一侧的环形凹槽内，用于与变截面的入射子弹配合改善加载波形，实现长脉宽加载。

在一种优选的实施例中，整形垫140为毛毡垫。

第一套筒150设置于冲击加载部114内靠右侧的位置，用于将入射弹体120与待测产品撞击产生的动能传递至回收缓冲部116。此外，第一套筒150的侧壁上还设置有第二通孔154(如图3)。

在一种优选的实施例中，第一套筒150前设置有缓冲垫152，缓冲垫152可用于减轻入射子弹与待测产品飞行时与第一套筒150产生的碰撞情况。

需要说明的是，当冲击加载件130受到入射子弹的撞击而运动时，会从冲击加载部114的左侧向右侧移动，且最终止于第一套筒150内，此时，第一通孔118、第二通孔154以及第三通孔132具有重合的空间，使得用户可通过第一通孔118、第二通孔154以及第三通孔132取/放待测产品。

回收缓冲部116套用于容纳第二套筒160、缓冲组件170、挡板162以及剪切增稠液180，从而实现回收入射子弹与待测产品撞击产生的动能。

第二套筒160用于容纳缓冲组件170、挡板162以及剪切增稠液180。其中，挡板162设置于第二套筒160内，通过设置挡板162将第二套筒160划分为第一容纳空间以及第二容纳空间，缓冲组件170设置于第一容纳空间内，剪切增稠液180置于第二容纳空间内。

缓冲组件170用于回收入射子弹与待测产品撞击产生的动能。请参阅图4，为缓冲组件170的结构示意图，缓冲组件170包括多个第一缓冲垫172以及多个第二缓冲垫174，多个第一缓冲垫172与多个第二缓冲垫174间隔设置。

需要说明的是，第一缓冲垫172与第二缓冲垫174的弹性及吸收能力不同，通过将第一缓冲垫172与第二缓冲垫174间隔设置的方法，可以有效增加对动能的回收能力。

剪切增稠液180是一种新型防护材料，剪切增稠液180中自由悬浮着许多特殊粒子，其所包含的纳米球形颗粒是自然界中最坚硬的非金属材料之一，它平时呈现柔韧性，但在受到冲击时呈现坚固性，因而通过设置剪切增稠液180可以进一步吸收撞击产生的能量。

第二实施例

本发明实施例提供了一种冲击试验加载系统，用于测试待测产品在受到冲击时的各项性能。该冲击试验加载系统包括空气压缩机、冲击试验加载装置100、处理器以及参数采集装置。空气压缩机与冲击试验加载装置100连通，待测产品设置于冲击试验加载装置100内。

需要说明的是，本发明实施例提供的冲击试验加载装置100，基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。

空气压缩机与弹体发射部112连通。空气压缩机是一种压缩气体的设备，当需要进行冲击试验时，空气压缩机压缩为入射子弹提供初始动能，使得入射子弹高速运动，撞击待测产品。

待测产品设置于冲击加载部114内的冲击加载件130。通过第一通孔118、第二通孔154以及第三通孔132的配合，用户可以取/放待测产品。

参数采集装置设置于待测产品，用于采集动态信号。具体地，该参数采集装置包括但不仅限于加速传感器、力传感器以及应变片。

其中，加速度传感器用于采集待测产品受到撞击后与入射子弹一起运动时的加速度并生成加速度信号；力传感器用于采集待测产品受到撞击时的受力情况并生成受力信号；应变片用于采集待测产品受到撞击后产生的形变并生成形变信号。

可以理解地，应变片及力传感器应当设置于待测产品表面，并位于与入射子弹相对设置的一面。

此外，参数采集装置还与处理器电连接，即加速传感器、力传感器以及应变片均与处理器电连接，加速传感器还用于将加速度信号传输至处理器；力传感器还用于将受力信号传输至处理器；应变片还用于将形变信号传输至处理器。

处理器用于依据接收到的加速度信号、受力信号以及形变信号分析待测产品的性能。

需要说明的是，参数采集装置与处理器之间通过导线电连接，通过第一通孔118、第二通孔154以及第三通孔132的配合，可以容导线通过，从而实现参数采集装置与处理器可实时进行数据传输，实现对待测产品的在线监测。

本发明实施例提供的冲击试验加载系统的原理为：当需要对待测产品进行冲击试验时，空气压缩机运行，从而使得入射子弹发射，入射子弹首先通过整形垫整形波形后，与待测产品发生碰撞，与此同时，入射子弹与待测产品一同飞行，并首先与第一套筒前的缓冲垫发生接触，将自身剩余的动能传递至第一套筒，从而使得第一套筒与第二套筒接触，将自身剩余的动能传递至第二套筒，并由第二套筒内的缓冲组件以及剪切增稠液吸收。

综上所述，本发明实施例提供的一种冲击试验加载装置及系统，冲击试验加载装置包括炮膛、第一套筒、冲击加载件以及整形垫，炮膛包括冲击加载部，冲击加载部套设于第一套筒外，第一套筒套设于冲击加载件外，冲击加载件的一侧设置有整形垫；通过设置整形垫，可以改善加载波形，过滤掉加载冲击的高频成分，使得加载波形变得平缓，获得具有较长上升时间且上升前沿平缓的入射波形，使得被测产品处于更长脉宽的加速度冲击下，从而实现对被测产品的长脉宽冲击加载。

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 (10)

1.一种冲击试验加载装置，其特征在于，所述冲击试验加载装置包括炮膛、第一套筒、冲击加载件以及整形垫，所述炮膛包括冲击加载部，所述第一套筒及所述冲击加载件均设置于所述冲击加载部内，所述冲击加载件的一侧与所述整形垫连接。

2.根据权利要求1所述的冲击试验加载装置，其特征在于，所述整形垫为毛毡垫。

3.根据权利要求1所述的冲击试验加载装置，其特征在于，所述冲击加载件包括置物部以及整形部，所述整形部一侧的半径大于所述整形部另一侧的半径，所述置物部的一侧与所述整形部的一侧连接，所述置物部的另一侧与所述整形垫连接。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的冲击试验加载装置，其特征在于，所述炮膛还包括弹体发射部以及回收缓冲部，所述弹体发射部、所述冲击加载部以及所述回收缓冲部依次连接。

5.根据权利要求4所述的冲击试验加载装置，其特征在于，所述冲击试验加载装置还包括入射弹体，所述入射弹体设置于所述弹体发射部内，所述入射弹体包括第一表面以及第二表面，所述第一表面的面积大于所述第二表面的面积。

6.根据权利要求4所述的冲击试验加载装置，其特征在于，所述冲击试验加载装置还包括第二套筒以及缓冲组件，所述回收缓冲部套设于所述第二套筒外，所述缓冲组件设置于所述第二套筒内。

7.根据权利要求6所述的冲击试验加载装置，其特征在于，所述冲击试验加载装置还包括挡板以及剪切增稠液，所述挡板设置于所述第二套筒内并形成第一容纳空间以及第二容纳空间，所述缓冲组件设置于所述第一容纳空间内，所述剪切增稠液置于所述第二容纳空间内。

8.根据权利要求6所述的冲击试验加载装置，其特征在于，所述缓冲组件包括多个第一缓冲垫以及多个第二缓冲垫，多个所述第一缓冲垫与多个所述第二缓冲垫间隔设置。

9.根据权利要求1-3中任意一项所述的冲击试验加载装置，其特征在于，所述炮膛的侧壁开设有第一通孔，所述第一套筒上开设有第二通孔，所述冲击加载件开设有第三通孔。

10.一种冲击试验加载系统，其特征在于，所述冲击试验加载系统包括空气压缩机、参数采集装置、处理器以及如权利要求4-8中任意一项所述的冲击试验加载装置，所述空气压缩机与所述弹体发射部连通，所述参数采集装置与所述处理器电连接；

所述参数采集装置用于采集所述待测产品发生撞击时的动态参数，并将所述动态参数传输至所述处理器；

所述处理器用于依据所述动态参数分析所述待测产品的性能。