CN108444668A - 一种结构模型撞击加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于结构模型撞击加载技术领域，具体涉及一种结构模型撞击加载装置。本发明包括主框架、撞击组件、调节座以及位移调节组件，调节座包括铅垂板及连接杆，铅垂板板面处贯穿设置安装孔，安装孔处穿设有传动杆，四根传动杆分布于四方板状的铅垂板的四角端处；撞击组件为摆锤；本装置包括水平滑移支座，水平滑移支座的滑杆上套设有转套，水平滑移支座处还设置水平伸缩阀，转套通水平伸缩阀而控制转套沿滑杆作水平向位移动作；转套外壁处铅垂向下延伸有升降杆，升降杆与摆锤的锤杆间通过垂直伸缩阀来控制彼此作相近及相离动作；摆锤通过拉绳而控制其摆动幅度。本发明具可实现对结构模型的任意部位进行单点或者多点撞击的目的。

Description

一种结构模型撞击加载装置

技术领域

本发明属于结构模型撞击加载技术领域，具体涉及一种结构模型撞击加载装置。

背景技术

随着社会科技的发展，很多应用部件在投入实际生产前，往往需要经历建模和结构模型撞击加载实验，以验证其结构可靠性。而结构模型的结构可靠性的正确评估，又必须建立在准确、全面的试验数据基础之上。目前对结构模型撞击加载实验研究虽越来越多，但由于用于加载装置其结构构成相对单一，且应用灵活较差，因此一方面造成了加载装置功能使用不全面，数据测量精度也相对较差；另一方面也导致了当前的加载装置的适用性较差，适用范围较窄，不能有效的对任意撞击荷载加载进行试验模拟，因此给当前所需求的全方位任意点撞击结构模型研究工作造成了较大困难。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理而实用的结构模型撞击加载装置，其具备构造简洁、操作门槛低、使用灵活度高、适用范围广的优点，可实现对结构模型的任意部位进行单点或者多点撞击的目的。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种结构模型撞击加载装置，包括主框架以及布置于主框架处的用于夹紧结构模型的操作台；操作台的旁侧布置用于执行对结构模型指定位置的撞击功能的撞击组件，其特征在于：本装置还包括布置于撞击组件与操作台之间的起撞击点调节目的的调节座以及用于控制调节座作水平向和铅垂向位移的位移调节组件，所述调节座包括两块彼此平行布置的铅垂板以及连接两铅垂板的连接杆，铅垂板板面处贯穿设置安装孔，安装孔处穿设有传动杆，传动杆的伸出第一铅垂板外侧板面的一端构成用于直接撞击结构模型的撞击端，传动杆的伸出第二铅垂板外侧板面的一端构成用于承受撞击组件直接撞击的承力端；所述传动杆至少为四根且彼此水平布置，四根传动杆分布于四方板状的铅垂板的四角端处；所述撞击组件为摆锤，摆锤的锤杆铅垂向上延伸设置；本装置包括固接于主框架处的水平滑移支座，水平滑移支座的滑杆上套设有转套，水平滑移支座处还设置水平伸缩阀，转套通水平伸缩阀而控制转套沿滑杆作水平向位移动作；转套外壁处铅垂向下延伸有升降杆，升降杆与摆锤的锤杆彼此同轴且两者间通过垂直伸缩阀来控制彼此作相近及相离动作；摆锤通过拉绳而控制其摆动幅度；操作台处还设置用于测量结构模型形变大小的激光测距仪。

优选的，所述调节座包括四根铅垂杆及四根水平杆；各铅垂杆上均同轴套设滑套，滑套以布置于滑套端部处的调节螺母控制而产生沿铅垂杆杆长方向的可控滑动动作；第一水平杆与第二水平杆和第一铅垂杆及第二铅垂杆处于同一铅垂面上，以使得第一水平杆的两杆端与第二水平杆的两杆端固接于第一铅垂杆及第二铅垂杆的相应滑套上；第三水平杆与第四水平杆和第三铅垂杆及第四铅垂杆处于同一铅垂面上，以使得第三水平杆的两杆端与第四水平杆的两杆端固接于第三铅垂杆及第四铅垂杆的相应滑套上；各水平杆上同样布置上述滑套及调节螺母以便该滑套可沿水平杆杆长方向作可控滑动动作，第一水平杆与第二水平杆的滑套之间以及第三水平杆与第四水平杆的滑套之间均以所述铅垂板衔接彼此。

优选的，每块铅垂板上的安装孔为五组，第五组安装孔位于四方板状的铅垂板的对角线交汇处。

优选的，所述传动杆外形呈两端粗而中段细的三段式阶梯轴状，位于传动杆两端部处的大直径段构成承力端及撞击端，位于传动杆中段处的小直径段构成穿入安装孔的配合段，安装孔处同轴套设有轴套，所述配合段同轴穿入轴套内以使得传动杆可沿轴套作轴向往复滑移动作。

优选的，本装置还包括用于实现拉绳转向功能的变向轮以及用于固定拉绳绳端的开关部，拉绳一端固定于相应升降杆杆身处，另一端倾斜向上经由变向轮转向后向下延伸并固定于开关部上；主框架上还设置有用于起到减震功能的减震器，所述减震器数目与升降杆数目一致，且减震器布置于升降杆的下落路径上。

优选的，所述主框架上还设置尺身铅垂设置的用于监控各铅垂杆处滑套位移量的游标卡尺，所述游标卡尺为两道且分别布置于第一铅垂杆与第三铅垂杆的旁侧和/或第二铅垂杆与第四铅垂杆的旁侧处。

优选的，所述操作台台面水平设置，操作台上布置便于夹持和固定结构模型的虎头夹。

本发明的有益效果在于：

1)、相对传统的单一撞击结构而言，本发明通过采用可在铅垂面任一角度定位的摆锤来搭配可在铅垂面任一角度定位的调节座，从而对应结构模型中相应的撞击位置，再依靠拉绳力度调节撞击力大小，进而实现对结构模型的任意点进行单点或者多点撞击目的，并随之具备了构造简洁、操作门槛低、使用灵活度高、适用范围广的优点。

具体而言，本发明为了对结构模型的任意点进行单点或者多点加载，设置了可以左右移动与上下移动的摆锤和调节座。实际操作时，结构模型通过虎头夹而固定于操作台上，利用激光测距仪来测量结构模型的形变大小。传动杆固定在铅垂板上，铅垂板与连接杆以及套设于水平杆上的滑套彼此固定。利用水平杆及铅垂杆上的滑套及调节螺母，可实现对调节座位置的水平及铅垂调节功能。当然，实际操作时也可通过如气缸、活塞杆乃至其他类的丝杆滑块机构来驱使调节座产生水平及铅垂向调节动作。通过游标卡尺的测量特性，可定位和测量铅垂杆上的滑套的位置，以调节座沿铅垂方向的动作精确性，避免调节座铅垂向的卡死状况。摆锤通过垂直伸缩阀调节其上下高度，并通过水平伸缩阀调节摆锤左右移动，以便对应调节座的位置作适应性的调节。摆锤依靠拉绳来蓄力，而拉绳通过开关部来实现释放及紧固。操作时，通过拉绳对摆锤施加势能的大小，来控制摆锤撞击传动杆的力度。

值得注意的是，对于铅垂块上的安装孔，实际操作时以至少四组且分布于铅垂孔的四个角端为准。上述安装孔的位置设置目的，在于通过分布于铅垂块四角端处的传动杆来搭配调节座的位移调节，从而实现对结构模型撞击面处任意撞击点的精确撞击功能，并避免传动杆设置在其他处而出现撞击死角的状况，使用极为灵活且工作可靠性极高。摆锤撞击加载可以多点实验，也可以单点实验，实际使用时针对性的采用指定数目的摆杆及传动杆即可。同时，摆锤也可通过水平滑移制作进行拆除，灵活性高。当传动杆撞击建筑模型，通过激光测距仪可记录结构模型变形大小。本装置操作方便，使用灵活，可提供实验方案多样，为结构模型受撞击荷载作用，提供了良好的实验条件。

附图说明

图1-4为本发明的立体结构图。

本发明各标号与部件名称的实际对应关系如下：

10-主框架 20-操作台 21-虎头夹

31-铅垂板 32-连接杆 40-传动杆

50-摆锤 60-水平滑移支座

71-转套 72-水平伸缩阀 73-垂直伸缩阀 74-升降杆 80-拉绳

91-第一水平杆 92-第二水平杆 93-第三水平杆

94-第四水平杆 95-第一铅垂杆 96-第二铅垂杆

97-第三铅垂杆 98-第四铅垂杆 99-滑套 99a-调节螺母

100-开关部 110-减震器 120-游标卡尺 130-变向轮

具体实施方式

为便于理解，此处结合图1-4，对本发明的具体结构及工作方式作以下进一步描述：

本发明的具体结构如图1-4所示，其通过主框架10为载体，通过在四方框架状的主框架10内塞入各功能件，从而实现对结构模型的任意点进行单点或者多点撞击目的。

具体操作时，如图1所示的，主框架10的左侧下方布置带有虎头夹21的操作台20，从而用于实现对结构模型的位置固定功能。操作台20的左侧布置激光测距仪，以实现对结构模型受撞击后产生的形变大小的精确监控目的。操作台20的右侧则构成用于安置调节座及位移调节组件的装配区，调节座的右侧则构成用于安置摆锤50等部件的安装区。

如图1-4所示的，调节座由两块彼此平行的铅垂板31以及水平向延伸以便固接两块铅垂板31的四根连接杆32构成。调节座通过水平杆上的滑套99而固定于位移调节组件上，以便实现调节座沿水平向及沿铅垂向的可控位置调节效果。位移调节组件则包括四根呈矩形分布的铅垂杆以及四根呈矩形分布的水平杆。表现在图1-4所示结构中时，铅垂杆上均同轴套设滑套99，滑套99以布置于滑套端部处的调节螺母99a控制而产生沿铅垂杆杆长方向的可控滑动动作。第一水平杆91与第二水平杆92和第一铅垂杆95及第二铅垂杆96处于同一铅垂面上，以使得第一水平杆91的两杆端与第二水平杆92的两杆端固接于第一铅垂杆95及第二铅垂杆96的相应滑套99上。第三水平杆93与第四水平杆94和第三铅垂杆97及第四铅垂杆98处于同一铅垂面上，以使得第三水平杆93的两杆端与第四水平杆94的两杆端固接于第三铅垂杆97及第四铅垂杆98的相应滑套99上。各水平杆上同样布置上述滑套99及调节螺母99a以便该滑套99可沿水平杆杆长方向作可控滑动动作，第一水平杆91与第二水平杆92的滑套99之间以及第三水平杆93与第四水平杆94的滑套99之间均以上述铅垂板31衔接彼此，以实现位移调节组件与调节座的彼此固接性。为保证位移调节机构在铅垂调节时布置于卡死，需要在第一铅垂杆95及第三铅垂杆97的旁侧处，或者第二铅垂杆96及第四铅垂杆98的旁侧处布置游标卡尺120，从而监控相应两铅垂杆及上滑套99的动作同步性。

调节座作为衔接摆锤50与结构模型之间的传力件，其在两块铅垂板31上同轴贯穿设置若干安装孔。在图1所示结构中，安装孔为五组，其中四组分别布置在四方块状铅垂板31的四角端处，以实现对结构模型任一位置的无死角撞击功能；第五组安装孔则布置于铅垂板31的对角线的交汇处。每组安装孔内均同轴过盈配合有轴套，以便与传动杆40杆身间形成光滑的孔轴滑动配合。传动杆40同样为五组以便分别穿入上述安装孔内。传动杆40外形呈两头粗而中间细的三段式阶梯轴状，通过将传动杆40的小直径段与轴套配合，而传动杆40的大直径段也即两轴段分别作为承力端与撞击端，以实现传动杆40的传力和撞击目的。

对于摆锤50而言，由于调节座具备的铅垂向与水平向的可调节性，因此，必然摆锤50也需要随之作出对应位置调节，从而适配传动杆40而实现定点撞击试验目的。摆锤50为对应传动杆40的五组，当然实际操作时如无需过多摆锤50，也可通过水平滑移支座60而加以拆除多余摆锤50。水平滑移支座60上套设转套71而转套71上径向外延有升降杆，升降杆的底部杆端则通过垂直伸缩阀73来实现与摆锤50锤杆的同轴连接以及整个杆体的伸缩功能。同时，水平滑移支座60上的各转套71也可通过水平伸缩阀72来实现水平位移，最终实现摆锤50锤头在特定的铅垂面区域上任一点的定点撞击功能。对于各伸缩阀而言，可直接采用市场上可购置的伸缩阀结构，如电动缸、电动螺杆甚至是气缸等均可，只需能实现其人为可控的位移调节功能。为控制摆锤50撞击力的大小，通过拉绳80、变向轮130及开关部100来形成势能调节机构，从而通过调节摆锤50上摆幅度，来实现摆锤50撞击力的可控目的。此外的，在摆锤50的活动路径上还可布置减震器110，以实现摆锤50撞击完毕后的多余力的快速卸除功能。具体至图2所示结构中时，减震器110以压缩弹簧来实现，以通过压缩弹簧的受力回缩来抵销摆锤50的多余动能，此处就不再多作赘述。

Claims (7)

1.一种结构模型撞击加载装置，包括主框架(10)以及布置于主框架(10)处的用于夹紧结构模型的操作台(20)；操作台(20)的旁侧布置用于执行对结构模型指定位置的撞击功能的撞击组件，其特征在于：本装置还包括布置于撞击组件与操作台(20)之间的起撞击点调节目的的调节座以及用于控制调节座作水平向和铅垂向位移的位移调节组件，所述调节座包括两块彼此平行布置的铅垂板(31)以及连接两铅垂板(31)的连接杆(32)，铅垂板(31)板面处贯穿设置安装孔，安装孔处穿设有传动杆(40)，传动杆(40)的伸出第一铅垂板(31)外侧板面的一端构成用于直接撞击结构模型的撞击端，传动杆(40)的伸出第二铅垂板(31)外侧板面的一端构成用于承受撞击组件直接撞击的承力端；所述传动杆(40)至少为四根且彼此水平布置，四根传动杆(40)分布于四方板状的铅垂板(31)的四角端处；所述撞击组件为摆锤(50)，摆锤(50)的锤杆铅垂向上延伸设置；本装置包括固接于主框架(10)处的水平滑移支座(60)，水平滑移支座(60)的滑杆上套设有转套(71)，水平滑移支座(60)处还设置水平伸缩阀(72)，转套(71)通水平伸缩阀(72)而控制转套(71)沿滑杆作水平向位移动作；转套(71)外壁处铅垂向下延伸有升降杆(74)，升降杆(74)与摆锤(50)的锤杆彼此同轴且两者间通过垂直伸缩阀(73)来控制彼此作相近及相离动作；摆锤(50)通过拉绳(80)而控制其摆动幅度；操作台(20)处还设置用于测量结构模型形变大小的激光测距仪。

2.根据权利要求1所述的一种结构模型撞击加载装置，其特征在于：所述调节座包括四根铅垂杆及四根水平杆；各铅垂杆上均同轴套设滑套(99)，滑套(99)以布置于滑套端部处的调节螺母(99a)控制而产生沿铅垂杆杆长方向的可控滑动动作；第一水平杆(91)与第二水平杆(92)和第一铅垂杆(95)及第二铅垂杆(96)处于同一铅垂面上，以使得第一水平杆(91)的两杆端与第二水平杆(92)的两杆端固接于第一铅垂杆(95)及第二铅垂杆(96)的相应滑套(99)上；第三水平杆(93)与第四水平杆(94)和第三铅垂杆(97)及第四铅垂杆(98)处于同一铅垂面上，以使得第三水平杆(93)的两杆端与第四水平杆(94)的两杆端固接于第三铅垂杆(97)及第四铅垂杆(98)的相应滑套(99)上；各水平杆上同样布置上述滑套(99)及调节螺母(99a)以便该滑套(99)可沿水平杆杆长方向作可控滑动动作，第一水平杆(91)与第二水平杆(92)的滑套(99)之间以及第三水平杆(93)与第四水平杆(94)的滑套(99)之间均以所述铅垂板(31)衔接彼此。

3.根据权利要求2所述的一种结构模型撞击加载装置，其特征在于：每块铅垂板(31)上的安装孔为五组，第五组安装孔位于四方板状的铅垂板(31)的对角线交汇处。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种结构模型撞击加载装置，其特征在于：所述传动杆(40)外形呈两端粗而中段细的三段式阶梯轴状，位于传动杆(40)两端部处的大直径段构成承力端及撞击端，位于传动杆(40)中段处的小直径段构成穿入安装孔的配合段，安装孔处同轴套设有轴套，所述配合段同轴穿入轴套内以使得传动杆(40)可沿轴套作轴向往复滑移动作。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种结构模型撞击加载装置，其特征在于：本装置还包括用于实现拉绳(80)转向功能的变向轮(130)以及用于固定拉绳(80)绳端的开关部(100)，拉绳(80)一端固定于相应升降杆(74)杆身处，另一端倾斜向上经由变向轮(130)转向后向下延伸并固定于开关部(100)上；主框架(10)上还设置有用于起到减震功能的减震器(110)，所述减震器(110)数目与升降杆(74)数目一致，且减震器(110)布置于升降杆(74)的下落路径上。

6.根据权利要求2或3所述的一种结构模型撞击加载装置，其特征在于：所述主框架(10)上还设置尺身铅垂设置的用于监控各铅垂杆处滑套(99)位移量的游标卡尺(120)，所述游标卡尺(120)为两道且分别布置于第一铅垂杆(95)与第三铅垂杆(97)的旁侧和/或第二铅垂杆(96)与第四铅垂杆(98)的旁侧处。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种结构模型撞击加载装置，其特征在于：所述操作台(20)台面水平设置，操作台(20)上布置便于夹持和固定结构模型的虎头夹(21)。