CN108593237A - 冲击头及其构成的冲击试验用冲击锤 - Google Patents

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康翔杰
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Abstract

本发明公开了一种冲击头，包括冲击头主体、设置于冲击头主体一端供配重冲击锤身相连的连接端、设置于冲击头主体另一端的塑性冲击部，所述塑性冲击部为薄壁筒体结构。由此通过薄壁筒体结构构成的塑性冲击部，从而使得冲击试验过程中实现冲击体塑性变形，大大缩小冲击过程中冲击体的冲击力与实际冲击过程中冲击力的差异，显著提高了冲击试验的试验结构准确性。本发明还公开了一种由上述冲击头构成的冲击试验用冲击锤。

Description

冲击头及其构成的冲击试验用冲击锤
技术领域
本发明涉及冲击试验技术领域，具体而言，涉及一种冲击头及其构成的冲击试验用冲击锤。
背景技术
随着现代工程技术的发展，土木工程领域对结构构件受冲击荷载作用下的动力响应研究越来越重视。结构构件受冲击荷载作用下的动力响应有着与静力受载时完全不同的规律和特征。在目前的各种研究方法中，尤以通过冲击试验来研究分析的方法最为可靠和被认可。
目前的冲击试验中，冲击体多采用高强度小变形材料制成的刚性冲击锤，这种冲击锤能够反映冲击物冲击质量、冲击能量等特征。但实际冲击体(例如火车、汽车、船舶)往往不满足刚体假设，在冲击过程中会发生塑性变形，耗散冲击能量，同时影响冲击力的数值。所以刚性冲击锤的冲击试验不能真实反映实际冲击过程，试验结果可能和真实情况不符。
为了改进上述刚性冲击锤的缺陷，现有技术中出现了弹性冲击锤，利用弹性变形来模拟实际冲击过程冲击体塑性变形，虽然在冲击能量耗散方面和实际较为接近，但因耗能原理的不同，冲击力和实际仍有较大差异。可能导致试验得到的结论偏离实际情况。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种，以解决现有技术中弹性冲击锤冲击过程冲击体塑性变形，虽然在冲击能量耗散方面和实际较为接近，但因耗能原理的不同，冲击力和实际仍有较大差异的问题。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了冲击头，包括冲击头主体、设置于冲击头主体一端供配重冲击锤身相连的连接端、设置于冲击头主体另一端的塑性冲击部，所述塑性冲击部为薄壁筒体结构。由此通过薄壁筒体结构构成的塑性冲击部，从而使得冲击试验过程中实现冲击体塑性变形，大大缩小冲击过程中冲击体的冲击力与实际冲击过程中冲击力的差异，显著提高了冲击试验的试验结构准确性。
进一步地，所述塑性冲击部包括逐层嵌套并分别逐层可拆卸与冲击头主体另一端连接的筒体，所述筒体与冲击头主体连接的连接端为开口端，所述筒体的自由端为封闭端。逐层嵌套的筒体均为可拆卸，通过拆卸位于不同层的筒体，由此达到不同层筒体的组合安装形式，由此改变塑性冲击部的长度、直径、壁厚，由此符合冲击试验过程中冲击体不同的塑性变形吸能和冲击力数值。
进一步地，冲击头主体另一端设有与每层筒体分别对应的螺纹槽，每层筒体开口端分别设有与对应螺纹槽适配连接的锤身螺纹连接部。由此实现冲击头主体另一端与塑性冲击部的连接。
进一步地，所述筒体等间距逐层嵌套。由此使得筒体在冲击头主体的另一端逐层均布。
进一步地，所述间距为16-18mm
进一步地，所述供配重冲击锤身相连的连接端包括横穿冲击头主体的通孔或者设置于冲击头主体上的盲孔以及与内置于冲击头主体一端并与锤身螺纹连接部配合的螺纹通道。螺纹通道使得冲击头主体与现有技术中带有锤身螺纹连接部的配重冲击锤身相连，由此实现本发明的安装，设置的通孔方便对冲击头主体进行安装。
进一步地，所述塑性冲击部为Q235D钢材料或Q354钢材料构成的薄壁筒体结构。
为了实现上述目的，根据本发明另一个方面，还提供了一种冲击试验用冲击锤，包括配重冲击锤身，还包括与配重冲击锤身相连的冲击头，包括冲击头主体、设置于冲击头主体一端供配重冲击锤身相连的连接端、设置于冲击头主体另一端的塑性冲击部，所述塑性冲击部为薄壁筒体结构。
进一步地，所述塑性冲击部包括逐层嵌套并分别逐层可拆卸与冲击头主体另一端连接的筒体，所述筒体与冲击头主体连接的连接端为开口端，所述筒体的自由端为封闭端。
进一步地，包括配重冲击锤身，冲击头主体另一端设有与每层筒体分别对应的螺纹槽，每层筒体开口端分别设有与对应螺纹槽适配连接的螺纹结构。
可见，将本发明应用于冲击试验时冲击头发生真实的塑性变形，模拟实际冲击过程中冲击体塑性变形，反映了实际冲击体的塑性变形耗能和该塑性变形对冲击力的影响，解决了目前冲击试验中刚性冲击锤和弹性冲击锤不能模拟实际冲击过程中，冲击体自身塑性变形耗能和该塑性变形对冲击力影响的问题。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明冲击头与锤身螺纹连接部配合连接过程的示意图。
图2为图1中冲击头下部的局部截面后的结构示意图。
图3为本发明中冲击头主体的结构示意图。
图4为本发明中冲击头主体的内部结构示意图。
图5为本发明中薄壁筒体结构的结构示意图。
图6为本发明中薄壁筒体结构的内部结构示意图。
上述附图中的有关标记为：
1：冲击头主体；
11：通孔；
12：锤身螺纹连接部；
121：螺纹通道；
13：螺纹槽；
131：第一螺纹槽；
132：第二螺纹槽；
133：第三螺纹槽；
2：塑性冲击部；
21；第一筒体；
22；第二筒体；
23；第三筒体；
24：螺纹结构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：
本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明保护的范围。
关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。术语“塑性变形”是指在外力的作用下产生形变，当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象。“薄壁筒体结构”表示薄壁，就是厚度比其他方向的尺寸小很多，薄壁筒体结构，即由钢板热轧或冷轧形成的壁厚比其他方向尺寸小很多，横截面为圆形的筒状结构。“配重冲击锤身”为现有技术中的配重冲击锤身，
本发明冲击头，包括冲击头主体1、设置于冲击头主体1一端供配重冲击锤身相连的连接端、设置于冲击头主体1另一端的塑性冲击部2，所述塑性冲击部2为薄壁筒体结构。
所述塑性冲击部2包括逐层嵌套并分别逐层可拆卸与冲击头主体1另一端连接的筒体，所述筒体与冲击头主体1连接的连接端为开口端，所述筒体的自由端为封闭端。
冲击头主体1另一端设有与每层筒体分别对应的螺纹槽13，每层筒体开口端分别设有与对应螺纹槽13适配连接的螺纹结构24。
所述筒体等间距逐层嵌套。
所述间距为16-18mm
所述供配重冲击锤身相连的连接端包括横穿冲击头主体的通孔11或者设置于冲击头主体1上的盲孔以及与内置于冲击头主体1一端并与锤身螺纹连接部12配合的螺纹通道121。
所述塑性冲击部2为Q235D钢材料或Q354钢材料构成的薄壁筒体结构。
本发明还提供了一种冲击试验用冲击锤，包括配重冲击锤身，还包括与配重冲击锤身相连的冲击头，包括冲击头主体1、设置于冲击头主体1一端供配重冲击锤身相连的连接端、设置于冲击头主体1另一端的塑性冲击部2，所述塑性冲击部2为薄壁筒体结构。
所述塑性冲击部2包括逐层嵌套并分别逐层可拆卸与冲击头主体1另一端连接的筒体，所述筒体与冲击头主体1连接的连接端为开口端，所述筒体的自由端为封闭端。
冲击头主体1另一端设有与每层筒体分别对应的螺纹槽13，每层筒体开口端分别设有与对应螺纹槽13适配连接的螺纹结构24。
如图1所示，本发明冲击头包括冲击头主体1、设置于冲击头主体1一端供配重冲击锤身相连的连接端、设置于冲击头主体1另一端的塑性冲击部2，所述塑性冲击部2为薄壁筒体结构，冲击头主体1是圆柱结构，冲击头主体1的一端为轴向延伸出的螺纹结构24，所述供配重冲击锤身相连的连接端包括横穿冲击头主体的通孔11或者设置于冲击头主体1上的盲孔以及与内置于冲击头主体1一端并与锤身螺纹连接部12配合的螺纹通道121。本发明通过螺纹通道121与锤身螺纹连接部12配合连接，从而实现冲击头与配重冲击锤身相连，通孔11便于本发明通过锤身螺纹连接部12与配重冲击锤身的连接。上述通孔11也可以替换为设置于冲击头主体上的盲孔，以便安装时使用撬棍拧紧安装冲击头。
如图2-图6所示，所述塑性冲击部2包括逐层嵌套并分别逐层可拆卸与冲击头主体1另一端连接的筒体，所述筒体与冲击头主体1连接的连接端为开口端，所述筒体的自由端为封闭端。在本具体实施方式中塑性冲击部2包括依次由外至内逐层嵌套设置于冲击头主体另一端的第一筒体21，第二筒体22，第三筒体23，上述筒体与冲击头主体1的连接端端口均设有螺纹结构24，各筒体的螺纹结构24在冲击头主体1另一端上的对应位置分别设有与螺纹结构24对应的螺纹槽，在本具体实施方式中第一筒体21对应的螺纹槽为第一螺纹槽131，第二筒体22对应的螺纹槽为第二螺纹槽132，第三筒体23对应的螺纹槽为第三螺纹槽133，上述筒体最好加工为薄壁筒体，螺纹槽在冲击头主体1另一端上为沿径向逐圈间隔设置。
上述筒体除了可以采用圆形筒体之外还可以采用方形筒体或者锥形筒体，采用方形筒体或者锥形筒体时还是同样地可以采用上述锤身螺纹连接部12与配重冲击锤身相连。
本发明塑性冲击部2整体可采用Q235D钢材料或Q354钢材料构成。
本具体实施方式中供本发明冲击头安装的试验机为DHR9401落锤式冲击试验机，其中配重冲击锤身即为DHR9401落锤式冲击试验机的配重冲击锤身。本具体实施方式还提供了一种由上述冲击头构成的冲击试验用冲击锤，包括上述冲击头以及与冲击头相连的配重冲击锤身，冲击头与配重冲击锤身通过上述锤身螺纹连接部12相连，安装时通过通孔11与配重冲击锤身之间通过螺栓紧固安装。
在本发明实际使用过程中，将本发明中冲击头构成的冲击锤安装至冲击试验台，在试验过程中为了模拟实际冲击过程中各种不同冲击情况，具体而言即为不同冲击体产生的不同塑性变形耗能和相应的冲击力，在试验过程中可以对上述各层筒体进行拆卸安装，变换不同的组合方式，每圈螺纹槽还可以根据实际需要对应预制不同长度的筒体，例如只安装第一筒体21和第二筒体22，形成塑性耗能较小的冲击头，也可以在此基础上通过增加各个筒体的长度和数量，由此增加冲击头的塑性耗能；同样地，缩短各个筒体的长度和减少筒体数量，由此减小冲击头的塑性耗能，从而使得冲击实验结果更接近实际冲击体，例如火车，汽车，船舶等在冲击过程中的塑性耗能。
本发明通过实验证明在同等锤体质量、作用于同样试样、同样试验台、同样冲击高度、同样试验条件的情况下，采用本发明进行的冲击试验所得实验结果相比于刚性落锤、弹性落锤更加接近于实际冲击体的塑性耗能。
以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通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，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.冲击头，其特征在于，包括冲击头主体(1)、设置于冲击头主体(1)一端供配重冲击锤身相连的连接端、设置于冲击头主体(1)另一端的塑性冲击部(2)，所述塑性冲击部(2)为薄壁筒体结构。
2.如权利要求1所述的冲击头，其特征在于，所述塑性冲击部(2)包括逐层嵌套并分别逐层可拆卸与冲击头主体(1)另一端连接的筒体，所述筒体与冲击头主体(1)连接的连接端为开口端，所述筒体的自由端为封闭端。
3.如权利要求2所述的冲击头，其特征在于，冲击头主体(1)另一端设有与每层筒体分别对应的螺纹槽(13)，每层筒体开口端分别设有与对应螺纹槽(13)适配连接的螺纹结构(24)。
4.如权利要求2所述的冲击头，其特征在于，所述筒体等间距逐层嵌套。
5.如权利要求4所述的冲击头，其特征在于，所述间距为16-18mm。
6.如权利要求1所述的冲击头，其特征在于，所述供配重冲击锤身相连的连接端包括横穿冲击头主体(1)一端的通孔(11)以及与内置于冲击头主体(1)一端并与锤身螺纹连接部(12)配合的螺纹通道。
7.如权利要求1所述的冲击头，其特征在于，所述塑性冲击部(2)为Q235D钢材料或Q354钢材料构成的薄壁筒体结构。
8.冲击试验用冲击锤，包括配重冲击锤身，其特征在于，还包括与配重冲击锤身相连的冲击头，包括冲击头主体(1)、设置于冲击头主体(1)一端供配重冲击锤身相连的连接端、设置于冲击头主体(1)另一端的塑性冲击部(2)，所述塑性冲击部(2)为薄壁筒体结构。
9.如权利要求8所述的冲击试验用冲击锤，其特征在于，所述塑性冲击部(2)包括逐层嵌套并分别逐层可拆卸与冲击头主体(1)另一端连接的筒体，所述筒体与冲击头主体(1)连接的连接端为开口端，所述筒体的自由端为封闭端。
10.如权利要求9所述的冲击试验用冲击锤，其特征在于，冲击头主体(1)另一端设有与每层筒体分别对应的螺纹槽(13)，每层筒体开口端分别设有与对应螺纹槽(13)适配连接的螺纹结构(24)。
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