CN109115634A - 可精确测量冲击载荷与动态位移的落锤冲击试验台及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可精确测量冲击载荷与动态位移的落锤冲击试验台及试验方法，该可精确测量冲击载荷与动态位移的落锤冲击试验台主要由主框架模块、升降模块、加力模块、抓锤模块、锤头模块、试件固定座、磁栅尺、动态力传感器、数据采集与处理模块等组成。安装在锤头侧面的磁栅尺可精确测量锤头的位移，而安装在试件固定座下方的动态力传感器可精确测量被测物所受的冲击力。本发明结构简单、操作方便且能快速、可靠地捕获冲击全过程的力‑位移信号并能精确计算出被测物所吸收的冲击能量，有利于材料的抗冲击性能分析与研究。

Description

可精确测量冲击载荷与动态位移的落锤冲击试验台及试验 方法

技术领域：

本发明涉及一种可精确测量冲击载荷与动态位移的落锤冲击试验台及试验方法。

背景技术：

冲击试验台用于产品投产前在实验室模拟产品在实际使用过程中承受冲击破坏的能力，并以此来评定产品的抗冲击能力，并通过冲击加载试验数据，优化产品结构与强度。

现有技术中的冲击试验台主要有自由落体式冲击试验台、摆锤式冲击试验台、霍普金森压杆试验台三大类。自由落体式冲击试验台原理简单，在进行冲击试验时，试件与动台面刚性连接，重力使动台面顺着导向机构自由下落并撞击静台面，使动台面以及试样产生脉冲半正弦加速度波形。摆锤式冲击试验台利用摆锤冲击前位能与冲击后所剩余位能之差在度盘上显示出来的方式，得到试样的吸收功。霍普金森压杆试验台采用压缩空气炮射出一高速弹丸，使其与一细长杆撞击，可在杆内产生超过100000g以上的加速度应力波信号，被测试件安装在入射杆和透射杆之间承受冲击载荷。

现有技术的冲击试验台虽能进行试件的冲击试验，但均存在试件承受的冲击载荷与冲击作用下试件的动态变形量无法直接、准确获得的不足。

发明内容：

本发明提供一种可精确测量冲击载荷与动态位移的落锤冲击试验台及试验方法，该可精确测量冲击载荷与动态位移的落锤冲击试验台结构简单、设计合理，可对试样进行加载试验测量。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明可精确测量冲击载荷与动态位移的落锤冲击试验台，其特征在于：包括用于放置试件的固定台面和位于固定台面上方的顶板，所述固定台面与顶板之间设有若干支撑柱和导向柱，所述导向柱上滑设有锤头，所述顶板自上而下穿设有钢丝绳和与钢丝绳第一端头连接并用于吸附锤头的电磁铁，所述钢丝绳第二端头穿过顶板上方并连接固定在位于固定台面上的电动绞盘，所述顶板的下表面设有加力模块，该加力模块包括设在顶板下方的加力板和设在加力板与顶板之间的加力弹簧。

进一步的，上述固定台面与试件之间设有动态力传感器，所述锤头侧部设有磁栅尺读磁头，所述磁条导向柱旁侧设有导向柱，所述磁条导向柱安装有与磁栅尺读磁头相对应的磁条。

进一步的，上述加力弹簧靠近顶板的一侧设有轮辐式拉压力传感器，所述加力弹簧靠旁侧设有拉杆式直线位移传感器。

进一步的，上述固定台面放置在地面上，作为试验台的基础，其上钻有若干螺纹孔，用于安装固定支座和电动绞盘，固定支座是支撑柱、导向柱的安装接头，通过螺纹连接安装固定台面上，支撑柱是试验台的承力柱，上端为阶梯轴并加工有外螺纹,下端为光轴，支撑柱的下端套进固定座内，并由螺栓锁紧，顶板是落锤冲击试验台的上安装平台，顶板的四角加工有四个大的通孔，通孔的位置与支撑柱相对应，顶板安装在支撑柱阶梯轴的端面上，并由圆螺母进行锁紧和防松，顶板正中心位置加工有一大通孔以允许升降模块的钢丝绳穿过，试验台的两根导向柱与四根支撑柱的安装方式一致，一端通过固定座安装在固定台面，另一端通过圆螺母与顶板相互紧固连接。

进一步的，上述电动绞盘通过螺纹连接安装在主框架模块的固定台面上，电动绞盘用于实现钢丝绳的收、放，钢丝绳的一端用起吊螺栓连接在电磁铁上，另一端则安装在电动绞盘上，两个定滑轮通过螺栓安装在顶板的上表面，两个定滑轮用于实现钢丝绳的运动导向。

进一步的，上述加力模块上的导向杆的两端均加工有外螺纹，导向杆一端通过螺纹与加力板进行紧固，顶板上与导向杆对应位置加工有光孔并安装有石墨自润滑铜套，导向杆可穿过石墨自润滑铜套、顶板与限位螺母进行螺纹连接，加力模块上的上弹簧座与下弹簧座的一端都加工有外螺纹，另一端均为筒状结构，轮辐式拉压力传感器的外圆周加工有若干安装孔，通过内六角螺栓紧固到顶板的下表面，轮辐式拉压力传感器的正中心加工有螺纹孔并与上弹簧座的外螺纹配合，加力板为圆环状结构，允许抓锤模块和升降模块的钢丝绳从其正中间穿过，加力板上加工有与上弹簧座相对应的螺纹孔，用于安装下弹簧座，加力板上还加工有一光孔，该光孔允许拉杆式拉压力传感器的拉杆头穿过并实现螺纹紧固，加力弹簧安装在上弹簧座与下弹簧座之间，拉杆式直线位移传感器通过拉杆式直线位移传感器安装支座安装在顶板的下表面，轮辐式拉压力传感器用于测量加力弹簧受压缩情况下所产生的附加弹簧力的大小，拉杆式直线位移传感器用于测量加力弹簧的变形量，导向杆用于实现加力模块的垂向导向作用。

进一步的，上述锤头两端安装有石墨自润滑铜套并穿过导向柱，上端用石墨自润滑铜套挡盖对石墨自润滑铜套进行约束，所述固定台面上设有试件固定座，所述试件固定座的凸环侧壁加工有螺纹孔，当试件放置在试件固定座上可用螺栓加紧试件的底部，试件固定座的底部加工有若干光孔，用于实现试件固定座与动态力传感器的连接，动态力传感器的上端面与试件固定座通过螺纹相连接，下端面则通过螺纹连接的方式安装在下转接板上，下转接板再通过螺纹连接的方式安装到固定台面上，动态力传感器用于测量冲击过程中的载荷变化情况（动态力信号）。

进一步的，读磁头和磁条构成磁栅尺，在固定台面与顶板之间安装的铝合金型材作为磁条的安装载体，读磁头安装在磁头安装座上，该磁头安装座通过螺纹连接安装在锤头的边沿上，磁头安装座上开有槽孔，便于调整读磁头与磁条之间的距离，使读磁头与磁条的距离保持0.5mm的间隙，磁栅尺输出信号为方形脉冲，通过计算输出的脉冲数可精确测量冲击过程中锤头的运动位移，进而可精确计算出锤头的运动速度和加速度。

进一步的，采用NI数据采集卡对加力模块中的轮辐式拉压力传感器和拉杆式直线位移传感器、动态力传感器、磁栅尺进行实时数据采集，将采集的电压信号（或由电荷信号转化成的电压信号）经过Labview程序数据处理转换后，能够实时、直观显示各项数据值，进而绘制出所需求的用于表征材料特性的各类函数关系图。

本发明可精确测量冲击载荷与动态位移的落锤冲击试验台的试验方法，其特征在于：控制使电动绞盘正向转动释放钢丝绳，电磁铁在重力作用下带动钢丝绳一起向下运行，当电磁铁接触到锤头时按压停止按钮将电动绞盘停止释放钢丝绳，随后点击通电按钮使电磁铁通电产生磁力吸住锤头，确认稳定吸住锤头后再点击上升按钮，电动绞盘反向转动回收钢丝绳从而带动电磁铁及锤头向上运动，当锤头上升到安全销孔位置时，停止运行电动绞盘，分别把安全销插入两根导向柱上的销孔中，对锤头产生安全限位作用以防止锤头下落砸伤操作人员，确认锤头安全后，将受冲击试件通过四根锁紧螺栓固定在试件固定座中；试件固定后，继续通过上位机模块控制电动绞盘的继续转动以带动锤头继续上升，如冲击台自身自由高度无法满足目标冲击能量时，则此时电动绞盘继续转动以带动锤头继续上升对加力弹簧施加负载，当锤头接触到加力板后，此时，数据采集与处理模块同步采集与处理轮辐式拉压力传感器和拉杆式直线位移传感器数据，当根据采集的弹簧力计算出的弹性势能和根据高度计算的锤头重力势能之和能满足预设目标冲击能量数值时，停止运行电动绞盘，由于所选用的电动绞盘转速缓慢，所以能精确控制冲击能量并在极短的时间内停止电动绞盘的运行；随后拔掉导向柱上的安全销，确认安全后，对电磁铁断电，锤头在自身重力和加力弹簧的反作用力下以及导向柱的约束下对试件进行冲击试验，在冲击下落过程中，数据采集与处理模块实时、精准采集安装在锤头上的读磁头与磁条的相对位移数据和试件固定座上的动态力传感器所测量的冲击载荷数据，通过数据处理后，可以得到所需要的各项数据，进而能够绘制出所需要的用于表征材料特性的各类函数关系图。

本发明在自由落体式冲击试验台的基础上增加磁栅尺、动态力传感器、数据采集与分析模块等，可对被测试件进行冲击加载试验，且可精确获得试件所受的冲击力与变形量的关系，并可计算出试件所吸收的冲击能量，本发明冲击试验台具有结构简单，加工制造成本低；冲击力与加载位移的关系曲线、试件吸收冲击能量值可直接且精确测量；同时该试验台的试验方法具有操作简单方便的特点。

附图说明：

图1为高速落锤冲击试验台主视结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为加力模块结构示意图；

图4为磁栅尺布置放大图；

图5为试件固定座布置放大图；

图6为图3加力模块安装图；

图中：1为固定台面、2为磁栅尺安装基座、3为石墨自润滑套筒固定盖、4为钢丝绳、5为加力机构导向杆、6为顶板、7为锁紧螺母、8和33为定滑轮、9和34为导向杆圆螺母、10为轮辐式拉压力传感器、11为加力弹簧、12为拉杆式直线位移传感器固定座、13为电磁铁、14为锤头、15和31为安全销、16为导向柱、17为支撑柱、18为试件、19为动态力传感器、20为固定支座、21为电动绞盘、22为铝合金型材、23为试件固定座、24为动态力传感器转接板、25为上弹簧座、26为加力板、27为下弹簧座、28为拉杆式直线位移传感器、29为磁条、30为石墨自润滑套筒、32为磁栅尺读磁头 。

具体实施方式：

本发明可精确测量冲击载荷与动态位移的落锤冲击试验台，其主要由主框架模块、升降模块、加力模块、抓锤模块、锤头模块、试件固定座、磁栅尺、动态力传感器等、数据采集与处理模块等组成。

各组成模块的详细组成与连接方式如下：

主框架模块是落锤冲击试验台的安装载体，其主要包含：固定台面1、支撑柱17、导向柱16、顶板6。固定台面1放置在地面上，作为试验台的基础，其上钻有若干螺纹孔，用于安装固定支座20、升降模块的电动绞盘21。固定座是支撑柱17、导向柱16的安装接头，通多螺纹连接安装固定台面1上。支撑柱17是试验台的承力柱，上端为阶梯轴并加工有外螺纹,下端为光轴。支撑柱17的下端套进固定座20内，并由螺栓锁紧。顶板6是落锤冲击试验台的上安装平台。顶板6的四角加工有四个大的通孔，通孔的位置与支撑柱相对应。顶板6安装在支撑柱阶梯轴的端面上，并由圆螺母7进行锁紧。顶板6正中心位置加工有一大通孔以允许升降模块的钢丝绳4穿过。试验台的两根导向柱16与四根支撑柱17的安装方式一致，一端通过固定座20安装在固定台面1，另一端通过圆螺母9、34与顶板6相互紧固连接。

抓锤模块为大载荷电磁铁13。通过控制电磁铁的通、断电，可实现抓锤模块对锤头14模块的抓取和释放。同时，抓锤模块顶部安装有起吊螺栓。

升降模块主要包含电动绞盘21、定滑轮8和33、钢丝绳4。电动绞盘21通过螺纹连接安装在主框架模块的固定台面1上，电动绞盘用于实现钢丝绳的收、放。钢丝绳的一端用起吊螺栓连接在电磁铁13上，另一端则安装在电动绞盘21上。定滑轮33和定滑轮8均通过螺栓安装在顶板6的上表面。定滑轮33和定滑轮8用于实现钢丝绳4的运动导向。

加力模块主要包含导向杆5、加力板26、加力弹簧11、上弹簧座25、下弹簧座27、轮辐式拉压力传感器10、拉杆式直线位移传感器28、拉杆式直线位移传感器安装支座12。导向杆5的两端均加工有外螺纹。导向杆5一端通过螺纹与加力板26进行紧固。顶板6上与导向杆5对应位置加工有光孔并安装有石墨自润滑铜套，导向杆5可穿过石墨自润滑铜套、顶板6与限位螺纹9、34进行螺纹连接。上弹簧座25与下弹簧座27的一端都加工有外螺纹，另一端均为筒状结构。轮辐式拉压力传感器10的外圆周加工有若干安装孔，通过内六角螺栓紧固到顶板6的下表面，轮辐式拉压力传感器10的正中心加工有螺纹孔并与上弹簧座25的外螺纹配合。加力板26为圆环状结构，允许抓锤模块和升降模块的钢丝绳4从其正中间穿过。加力板26上加工有与上弹簧座25相对应的螺纹孔，用于安装下弹簧座27。加力板上还加工有一光孔，该光孔允许拉杆式拉压力传感器28的拉杆头穿过并实现螺纹紧固。加力弹簧11安装在上弹簧座25与下弹簧座27之间。拉杆式直线位移传感器28通过拉杆式直线位移传感器安装支座12安装在顶板6的下表面。轮辐式拉压力传感器10用于测量加力弹簧11受压缩情况下所产生的附加弹簧力的大小。拉杆式直线位移传感器28用于测量加力弹簧的变形量。导向杆5用于实现加力模块的垂向导向作用。

锤头模块为落锤锤头14，其两端安装有石墨自润滑铜套30并穿过导向柱16，上端用石墨自润滑铜套挡盖3对石墨自润滑铜套2进行约束。锤头模块可在导向柱16的导向作用下进行上下移动。

试件固定座23的凸环侧壁加工有螺纹孔，当试件18放置在试件固定座上可用螺栓加紧试件的底部。试件固定座的底部加工有若干光孔，用于实现试件固定座23与动态力传感器19的连接。

动态力传感器19的上端面与试件固定座23通过螺纹相连接，下端面则通过螺纹连接的方式安装在下转接板24上。下转接板再通过螺纹连接的方式安装到固定台面1上。动态力传感器用于测量冲击过程中的载荷变化情况（动态力信号）。

磁栅尺分成读磁头32和磁条29两部分。在固定台面1与顶板6之间安装一根铝合金型材22，以作为磁条29的安装载体（粘贴方式进行安装）。磁头安装座2通过螺纹连接安装在锤头14模块的边沿上，读磁头32通过螺纹连接安装磁头安装座2上，磁头安装座2上开有槽孔，便于调整读磁头32与磁条29之间的距离，使读磁头32与磁条29的距离保持0.5mm的间隙。磁栅尺输出信号为方形脉冲，通过计算输出的脉冲数可精确测量冲击过程中锤头14模块的运动位移，进而可精确计算出锤头14模块的速度和加速度。

数据采集与处理模块是采用NI数据采集卡对加力模块中的轮辐式拉压力传感器10和拉杆式直线位移传感器28、动态力传感器10、磁栅尺进行实时数据采集，将采集的电压信号（或由电荷信号转化成的电压信号）经过Labview程序数据处理转换后，能够实时、直观显示各项数据值，进而绘制出所需求的用于表征材料特性的各类函数关系图。

主框架模块是落锤冲击试验台的安装载体，选用一块2000*1500mm的平整铸铁平台作为固定基座1，其上钻有若干螺纹孔，用于螺栓固定支撑柱17和导向柱16的固定支座20，其中支撑柱17和导向柱16分别为直径100mm和60mm的钢制光轴，具有高强度及光滑度特性，支撑柱和导向柱上端均加工为阶梯轴和外螺纹，用于放置和固定顶板6；

抓锤模块采用的是最大吸力达2000kg的电磁铁13。通过控制电磁铁的通、断电，可实现抓锤模块对锤头14模块的抓取和释放。同时，抓锤模块顶部安装有起吊螺栓，便于连接电动绞盘21的钢丝绳4。

利用电动绞盘21带动电磁铁13抓住锤头14升降，在冲击台自身高度无法满足目标冲击量时，此时电动绞盘21继续带动锤头14向上运动，锤头14通过加力板26在电动绞盘21的作用下对加力弹簧11进行压缩，加力机构一共布置四个单个自由高度为200mm、最大负载为4000N、最大压缩量为100mm的线性弹簧，考虑到准确控制目标冲击量，在四个加力弹簧11与顶板6之间利用螺栓锁紧四个轮辐式拉压力传感器10，每个传感器量程为0～500kg，满足单个弹簧的最大负载量，四个拉压力传感器用一个四合一信号放大器连接，将拉压力传感器采集的信号输出为0～5V的电压信号，便于数据采集与处理模块中NI数据采集卡对信号直接采集，得知加力弹簧在压缩过程中动态负载量，同理连接在加力板26与顶板6之间的拉杆式直线位移传感器28在经过信号转换模块转换成0～5V电压信号后便于被采集卡采集此时加力弹簧的压缩量，两类传感器在经过信号处理后，可以得知此时加力机构中线性弹簧弹性势能，从而判断是否满足预设目标冲击量；当预设冲击量满足后，对电磁铁13断电，锤头14在弹簧力作用下以一定初始速度沿导向柱16垂直向下运动，安装在锤头14边侧的高精度磁栅尺读磁头32，其分辨率可达25μm，在对试件进行冲击试验时，可精确测量出试件受冲击过程中的变形量，此外，在试件受冲击过程在中，放置在试件固定座23正下方的六个动态力传感器19会采集试件在冲击实验中所受冲击力大小，由于数据采集与处理模块NI数据采集卡不能识别电荷信号，所以动态力传感器输出的电荷信号需经电荷适配器将信号转换成电压信号后方能被识别处理。

本发明可精确测量冲击载荷与动态位移的落锤冲击试验台的操作过程如下：

在上位机模块（Labview软件）设置目标冲击能量（或冲击速度），然后软件根据下面公式计算出目标高度

式中：F为弹簧力，x为弹簧压缩变形量，m为锤头质量，g为重力加速度，h为锤头举升高度，v为锤头刚碰撞试件时刻的速度。

数据采集与处理模块通过采集加力模块上的轮辐式拉压力传感器和直线位移传感器数据测出此时弹簧负载F和压缩量x，在已知现有锤头质量m和忽略锤头与导向柱的摩擦力的前提下，可以由上述公式计算出垂体所需要的高度h，进而将锤头提升到所计算的高度，以获得所需的冲击能量。

具体工作过程如下：控制上位机模块中下降按钮使电动绞盘21正向转动释放钢丝绳，电磁铁13在重力作用下带动钢丝绳一起向下运行，当电磁铁13接触到锤头14时点击上位机模块中的停止按钮将电动绞盘21停止运行，随后点击通电按钮使电磁铁13通电产生磁力吸住锤头，确认稳定吸住锤头后再点击上升按钮，电动绞盘21反向转动回收钢丝绳从而带动电磁铁13及锤头14向上运动，当锤头上升到安全销孔位置时，停止运行电动绞盘21，分别把安全销15、31插入两根导向柱上的销孔中，对锤头产生安全限位作用以防止锤头下落砸伤操作人员，确认锤头14安全后，将受冲击试件18通过四根锁紧螺栓固定在试件固定座23中；试件固定后，继续通过上位机模块控制电动绞盘21继续转动以带动锤头继续上升，如冲击台自身自由高度无法满足目标冲击量时，则此时电动绞盘继续转动以带动锤头继续上升对加力弹簧施加负载，当锤头14接触到加力板26后，此时，数据采集与处理模块同步采集与处理轮辐式拉压力传感器10和拉杆式直线位移传感器28数据，当根据采集的弹簧力计算出的弹性势能和根据高度计算的锤头重力势能之和能满足预设目标冲击能量数值时自动停止运行电动绞盘21，由于所选用的电动绞盘转速缓慢，所以能精确控制冲击能量并在极短的时间内停止电动绞盘21的运行；随后拔掉导向柱上的安全销15、31，确认安全后，对电磁铁13断电，锤头14在自身重力和加力弹簧的反作用力下以及导向柱的约束下对试件进行冲击试验，在冲击下落过程中，数据采集与处理模块实时、精准采集安装在锤头14上的读磁头与磁条的相对位移数据和试件固定座上的动态力传感器所测量冲击载荷数据，通过数据处理后，可以得到所需要的各项数据，进而能够绘制出所需要的用于表征材料特性的各类函数关系图。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种可精确测量冲击载荷与动态位移的落锤冲击试验台，其特征在于：包括用于放置试件的固定台面和位于固定台面上方的顶板，所述固定台面与顶板之间设有若干支撑柱和导向柱，所述导向柱上滑设有锤头，所述顶板自上而下穿设有钢丝绳和与钢丝绳第一端头连接并用于吸附锤头的电磁铁，所述钢丝绳第二端头穿过顶板上方并连接固定在位于固定台面上的电动绞盘，所述顶板的下表面设有加力模块，该加力模块包括设在顶板下方的加力板和设在加力板与顶板之间的加力弹簧。

2.根据权利要求1所述的可精确测量冲击载荷与动态位移的落锤冲击试验台，其特征在于：所述固定台面与试件之间设有动态力传感器，所述锤头侧部设有磁栅尺读磁头，所述导向柱旁侧设有磁条导向柱，所述磁条导向柱安装有与磁栅尺读磁头相对应的磁条。

3.根据权利要求2所述的可精确测量冲击载荷与动态位移的落锤冲击试验台，其特征在于：所述加力弹簧靠近顶板的一侧设有轮辐式拉压力传感器，所述加力弹簧靠旁侧设有拉杆式直线位移传感器。

4.根据权利要求1所述的可精确测量冲击载荷与动态位移的落锤冲击试验台，其特征在于：所述固定台面放置在地面上，作为试验台的基础，其上钻有若干螺纹孔，用于安装固定支座和电动绞盘，固定支座是支撑柱、导向柱的安装接头，通过螺纹连接安装固定台面上，支撑柱是试验台的承力柱，上端为阶梯轴并加工有外螺纹,下端为光轴，支撑柱的下端套进固定座内，并由螺栓锁紧，顶板是落锤冲击试验台的上安装平台，顶板的四角加工有四个大的通孔，通孔的位置与支撑柱相对应，顶板安装在支撑柱阶梯轴的端面上，并由圆螺母进行锁紧和防松，顶板正中心位置加工有一大通孔以允许升降模块的钢丝绳穿过，试验台的两根导向柱与四根支撑柱的安装方式一致，一端通过固定座安装在固定台面，另一端通过圆螺母与顶板相互紧固连接。

5.根据权利要求1所述的可精确测量冲击载荷与动态位移的落锤冲击试验台，其特征在于：所述电动绞盘通过螺纹连接安装在主框架模块的固定台面上，电动绞盘用于实现钢丝绳的收、放，钢丝绳的一端用起吊螺栓连接在电磁铁上，另一端则安装在电动绞盘上，两个定滑轮通过螺栓安装在顶板的上表面，两个定滑轮用于实现钢丝绳的运动导向。

6.根据权利要求3所述的可精确测量冲击载荷与动态位移的落锤冲击试验台，其特征在于：所述加力模块上的导向杆的两端均加工有外螺纹，导向杆一端通过螺纹与加力板进行紧固，顶板上与导向杆对应位置加工有光孔并安装有石墨自润滑铜套，导向杆可穿过石墨自润滑铜套、顶板与限位螺母进行螺纹连接，加力模块上的上弹簧座与下弹簧座的一端都加工有外螺纹，另一端均为筒状结构，轮辐式拉压力传感器的外圆周加工有若干安装孔，通过内六角螺栓紧固到顶板的下表面，轮辐式拉压力传感器的正中心加工有螺纹孔并与上弹簧座的外螺纹配合，加力板为圆环状结构，允许抓锤模块和升降模块的钢丝绳从其正中间穿过，加力板上加工有与上弹簧座相对应的螺纹孔，用于安装下弹簧座，加力板上还加工有一光孔，该光孔允许拉杆式拉压力传感器的拉杆头穿过并实现螺纹紧固，加力弹簧安装在上弹簧座与下弹簧座之间，拉杆式直线位移传感器通过拉杆式直线位移传感器安装支座安装在顶板的下表面，轮辐式拉压力传感器用于测量加力弹簧受压缩情况下所产生的附加弹簧力的大小，拉杆式直线位移传感器用于测量加力弹簧的变形量，导向杆用于实现加力模块的垂向导向作用。

7.根据权利要求3所述的可精确测量冲击载荷与动态位移的落锤冲击试验台，其特征在于：所述锤头两端安装有石墨自润滑铜套并穿过导向柱，上端用石墨自润滑铜套挡盖对石墨自润滑铜套进行约束，所述固定台面上设有试件固定座，所述试件固定座的凸环侧壁加工有螺纹孔，当试件放置在试件固定座上可用螺栓加紧试件的底部，试件固定座的底部加工有若干光孔，用于实现试件固定座与动态力传感器的连接，动态力传感器的上端面与试件固定座通过螺纹相连接，下端面则通过螺纹连接的方式安装在下转接板上，下转接板再通过螺纹连接的方式安装到固定台面上，动态力传感器用于测量冲击过程中的载荷变化情况（动态力信号）。

8.根据权利要求3所述的可精确测量冲击载荷与动态位移的落锤冲击试验台，其特征在于：读磁头和磁条构成磁栅尺，在固定台面与顶板之间安装的铝合金型材作为磁条的安装载体，读磁头安装在磁头安装座上，该磁头安装座通过螺纹连接安装在锤头的边沿上，磁头安装座上开有槽孔，便于调整读磁头与磁条之间的距离，使读磁头与磁条的距离保持0.5mm的间隙，磁栅尺输出信号为方形脉冲，通过计算输出的脉冲数可精确测量冲击过程中锤头的运动位移。

9.根据权利要求3所述的可精确测量冲击载荷与动态位移的落锤冲击试验台，其特征在于：采用NI数据采集卡对加力模块中的轮辐式拉压力传感器和拉杆式直线位移传感器、动态力传感器、磁栅尺进行实时数据采集，将采集的电压信号（或由电荷信号转化成的电压信号）经过Labview程序数据处理转换后，能够实时、直观显示各项数据值，进而绘制出所需求的用于表征材料特性的各类函数关系图。

10.一种可精确测量冲击载荷与动态位移的落锤冲击试验台的试验方法，其特征在于：控制使电动绞盘正向转动释放钢丝绳，电磁铁在重力的作用下带动钢丝绳一起向下运行，当电磁铁接触到锤头时按压停止按钮将电动绞盘停止释放钢丝绳，随后点击通电按钮使电磁铁通电产生磁力吸住锤头，确认稳定吸住锤头后再点击上升按钮，电动绞盘反向转动回收钢丝绳从而带动电磁铁及锤头向上运动，当锤头上升到安全销孔位置时，停止运行电动绞盘，分别把安全销插入两根导向柱上的销孔中，对锤头产生安全限位作用以防止锤头下落砸伤操作人员，确认锤头安全后，将受冲击试件通过四根锁紧螺栓固定在试件固定座中；试件固定后，继续通过上位机模块控制电动绞盘的继续转动以带动锤头继续上升，如冲击台自身自由高度无法满足目标冲击能量时，则此时电动绞盘继续转动以带动锤头继续上升对加力弹簧施加负载，当锤头接触到加力板后，此时，数据采集与处理模块同步采集与处理轮辐式拉压力传感器和拉杆式直线位移传感器数据，当根据采集的弹簧力计算出的弹性势能和根据高度计算的锤头重力势能之和能满足预设目标冲击能量数值时，停止运行电动绞盘，由于所选用的电动绞盘转速缓慢，所以能精确控制冲击能量并在极短的时间内停止电动绞盘的运行；随后拔掉导向柱上的安全销，确认安全后，对电磁铁断电，锤头在自身重力和加力弹簧的反作用力下以及导向柱的约束下对试件进行冲击试验，在冲击下落过程中，数据采集与处理模块实时、精准采集安装在锤头上的读磁头与磁条的相对位移数据和试件固定座上的动态力传感器所测量的冲击载荷数据，通过数据处理后，可以得到所需要的各项数据，进而能够绘制出所需要的用于表征材料特性的各类函数关系图。