CN112539903A - 一种多功能冲击加载台及其实验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多功能冲击加载台及其实验方法，冲击加载台包括支撑组件、滑轨、冲击加载组件、模拟质量组件和限位组件，支撑组件上具有用于安装滑轨的滑轨安装孔与用于安装冲击加载组件的冲击加载组件安装孔，冲击加载组件包括冲击加载基体与下端伸入冲击加载基体设置的冲击加载柱塞，冲击加载柱塞在外界激励作用下能够伸出冲击加载基体，模拟质量组件上设有套设于导轨上的导向孔，模拟质量组件位于所述冲击加载组件的上方，限位组件固定于滑轨末端。本发明可根据冲击加载实验要求调整冲量加载方向、方式、能量与脉宽和行程，适用范围广、冲击能量强且占用空间小，有利于降低冲击加载实验的综合实验成本。

Description

一种多功能冲击加载台及其实验方法
技术领域
本发明属于模拟实验技术领域，特别是一种多功能冲击加载台及其实验方法。
背景技术
冲击加载实验，尤其是高冲击能量和大负载的冲击加载实验一直以来都是模拟实验技术领域的难点，受制于安全原因与实验场地要求综合成本始终居高不下。目前的高能冲击加载实验一般有两种方法完成，第一种是利用火炮等高能发射装置推动被测试件，另一种是使用高速油缸或高压气缸驱动被测试件运动。第一种实验方法需要在开阔的试验场进行，并且受到火炮发射能力的限制很难对大质量或大体积的被测试件开展实验。第二种实验方法受到高速油缸和高压气缸对外做功能力的限制较难进行极高冲击过载的实验，高速油缸和高压气缸必备的多级增压的设备价格高且占地大。与此同时，目前的冲击加载试验台不能调节冲击加载的角度与冲击加载方式，严重降低了冲击加载设备的适用性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用范围广、冲击能量强且占用空间小的多功能冲击加载台及其实验方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种多功能冲击加载台，所述冲击加载台包括支撑组件、滑轨、冲击加载组件、模拟质量组件和限位组件，所述支撑组件上具有用于安装滑轨的滑轨安装孔与用于安装冲击加载组件的冲击加载组件安装孔，所述滑轨的下端固定安装于所述滑轨安装孔中，所述冲击加载组件包括冲击加载基体与下端伸入所述冲击加载基体设置的冲击加载柱塞，所述冲击加载基体固定于所述冲击加载组件安装孔中，所述冲击加载柱塞在外界激励作用下能够伸出所述冲击加载基体，所述模拟质量组件上设有套设于导轨上的导向孔使其可沿着滑轨运动，所述模拟质量组件位于所述冲击加载组件的上方，加速度冲击被测试件能够安装于所述模拟质量组件上，压缩冲击被测试件能够固定安装于模拟质量组件下端面上与所述冲击加载柱塞正对的位置，拉伸冲击被测试件的两端分别能够固定安装于模拟质量组件与支撑组件上，翻转冲击被测试件能够搭接在模拟质量组件的一个侧边上，所述限位组件固定于滑轨末端用于限制模拟质量组件的最大运动行程。
进一步地，所述滑轨的数量为四个。
进一步地，所述支撑组件包括支撑调整块和安装于所述支撑调整块上的支撑台，所述支撑台上设置有所述冲击加载组件安装孔和所述滑轨安装孔。
进一步地，所述支撑调整块能够根据冲击加载实验对冲量加载方向的需求更换为不同的形状使得所述滑轨与地面之间的角度为0°-90°之间。
进一步地，所述冲击加载柱塞的底面与所述冲击加载基体内部底面之间具有冲击加载腔室，冲击加载组件能够根据冲击加载实验对加载能量和加载脉宽的需求在所述冲击加载腔室中装填固体火药、可燃气体或可燃液体，或者通过向冲击加载腔室中快速注入高压气体或高压液体的方式驱动冲击加载柱塞伸出冲击加载基体。
进一步地，所述模拟质量组件内安装有至少一个模拟质量块。
进一步地，所述限位组件包括与所述滑轨的顶端面对接的限位筒，能够根据冲击加载实验对冲击行程的需求更换不同长度的限位筒。
一种根据上述所述的多功能冲击加载台的实验方法，包括以下步骤：
步骤一：根据冲击加载实验对冲量加载方向的要求选用合适的支撑调整块，将滑轨调整至指定方向；
步骤二：根据冲击加载实验对加载能量和加载脉宽的需求选用适合的冲击加载组件并调整模拟质量组件中模拟质量块的数量和质量；
步骤三：根据冲击加载实验对冲击行程的需求选用合适长度的限位筒从而完成加载台的调试；
步骤四：根据冲击加载实验的测试需求安装相应被测试件，加速度冲击被测试件安装于所述模拟质量组件上，压缩冲击被测试件固定安装于模拟质量组件下端面上与所述冲击加载柱塞正对的位置，拉伸冲击被测试件的两端分别固定安装于模拟质量组件与支撑组件之间，翻转冲击被测试件搭接在模拟质量组件的一个侧边上，此时完成全部实验准备；
步骤五：实验人员进入到安全位置后激发冲击加载组件，冲击加载柱塞受到冲击加载腔室中工质的驱使快速伸出冲击加载基体驱动模拟质量组件沿滑轨运动，模拟质量组件将冲量和能量赋予被测试件使被测试件受到加速度冲击、压缩冲击、拉伸冲击或翻转冲击，模拟质量组件在撞击到限位组件后停止冲击运动，完成冲击加载实验。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明能够实现冲量加载方向、方式、能量与脉宽和行程的多变和可调，且兼容多种不同冲击加载实验中对被测试件不同安装方式与安装位置的需求，可满足多种类冲击加载实验的实验要求，适用范围广；
(2)本发明利用含能物质快速释放化学能驱动被测试件运动，可开展高冲击能量和大负载的冲击加载实验，冲击做功能力强；
(3)本发明通过限位组件能够实现被测试件的快速限位与回收，防止被测试件飞出，降低了对试验场地的面积要求，占用空间小。
附图说明
图1为未进行冲击加载状态下的多功能冲击加载台的结构示意图。
图2为冲击加载进程中的冲击加载台上不同被测试件安装方式示意图。
图3为支撑组件结构示意图。
图4为更换支撑调整块改变支撑组件角度示意图。
图5为冲击加载组件未进行冲击加载状态下的剖面图。
图6为冲击加载组件处于冲击加载状态下的剖面图。
图7为模拟质量组件结构示意图。
图8为调整模拟质量块数量后的模拟质量组件结构示意图。
图9为限位组件结构示意图。
图10为更换限位筒调整高度后的限位组件示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
如图1-4所示，一种多功能冲击加载台，包括支撑组件1、滑轨2、冲击加载组件3、模拟质量组件4和限位组件5。所述支撑组件1固定于地面,其上有用于安装滑轨2的滑轨安装孔12与用于安装冲击加载组件3的冲击加载组件安装孔13，所述滑轨2固连于滑轨安装孔12中，用于为模拟质量组件4提供运动导向并支撑限位组件5，所述冲击加载组件3包括冲击加载基体31与冲击加载柱塞32，所述冲击加载基体31固定于冲击加载组件安装孔13中，所述冲击加载柱塞32在外界激励作用下能够伸出冲击加载基体31驱动模拟质量组件4运动，所述模拟质量组件4上设有套设于导轨2上的导向孔41使模拟质量组件4可沿着滑轨2运动并将冲量和能量赋予被测试件6，所述限位组件5固定于滑轨2末端，用于限制模拟质量组件4的最大运动行程，在进行冲击加载试验时，通过外界激励使冲击加载柱塞32快速伸出冲击加载基体31驱动模拟质量组件4沿滑轨2运动，模拟质量组件4将冲量和能量赋予被测试件6使被测试件6受冲击，模拟质量组件4在撞击到限位组件5后停止冲击运动。
如图3-4所示，所述支撑组件1包括支撑调整块11和安装于所述支撑调整块11上的支撑台14，所述支撑组件1可以根据冲击加载实验对冲量加载方向的需求更换不同形状的支撑调整块11，使多功能冲击加载台与地面之间的关系为水平、垂直或任意角度。
如图5所示，所述冲击加载组件3可以根据冲击加载实验对加载能量和加载脉宽的需求在冲击加载腔室33中装填固体火药、可燃气体或可燃液体等含能物质，通过激发含能物质快速释放化学能驱动冲击加载柱塞32伸出冲击加载基体31，也可以通过向冲击加载腔室33中快速注入高压气体或高压液体等高压介质的方式驱动冲击加载柱塞32伸出冲击加载基体31。
优选地，所述冲击加载腔室33中装填固体火药，通过电激发的方式使固体火药在相对封闭的冲击加载腔室33中燃烧，固体火药转化为火药燃气后体积快速膨胀推动冲击加载柱塞32伸出冲击加载基体31。
如图6-7所示，所述模拟质量组件4可以根据冲击加载实验对加载能量和加载脉宽的需求改变模拟质量块42的数量和质量，达到改变模拟质量组件4总质量的效果，进而改变模拟质量组件4存储冲量和能量的能力。
如图1、2所示，所述模拟质量组件4可以根据冲击加载实验的测试需求选择被测试件6的不同安装位置，可将加速度冲击被测试件61安装于模拟质量组件4上，可将压缩冲击被测试件62固定安装于模拟质量组件4与冲击加载柱塞32之间，可将拉伸冲击被测试件63的两端分别固定安装于模拟质量组件4与支撑组件1之间，或可将翻转冲击被测试件64搭接在模拟质量组件4上(如图6所示的右侧边的缺口处)。
如图8-9所示，所述限位组件5可以根据冲击加载实验对冲击行程的需求更换不同高度的限位筒51，以改变模拟质量组件4能够运动的极限行程。
本发明的多功能冲击加载台的实验方法，包括以下步骤：
步骤一：根据冲击加载实验对冲量加载方向要求选用合适的支撑调整块11，将多功能冲击加载台调整至指定方向；
步骤二：根据冲击加载实验对加载能量和加载脉宽的需求选用适合的冲击加载组件3并调整模拟质量组件4中模拟质量块41的数量和质量；
步骤三：根据冲击加载实验对冲击行程的需求选用合适的限位筒51，至此完成实验装置的调试；
步骤四：根据冲击加载实验的测试需求安装被测试件6，加速度冲击被测试件61安装于所述模拟质量组件4上，压缩冲击被测试件62固定安装于模拟质量组件4下端面上与所述冲击加载柱塞32正对的位置，拉伸冲击被测试件63的两端分别固定安装于模拟质量组件4与支撑组件1之间，翻转冲击被测试件64搭接在模拟质量组件4的一个侧边上，此时完成全部实验准备；
步骤五：当实验人员进入到安全位置后激发冲击加载组件3，冲击加载柱塞32受到冲击加载腔室33中工质的驱使快速伸出冲击加载基体32驱动模拟质量组件4沿滑轨2运动，模拟质量组件4将冲量和能量赋予被测试件6使被测试件6受到加速度冲击、压缩冲击、拉伸冲击或翻转冲击，模拟质量组件4在撞击到限位组件5后停止冲击运动，此时完成冲击加载实验。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这下变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围有所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种多功能冲击加载台，其特征在于，所述冲击加载台包括支撑组件(1)、滑轨(2)、冲击加载组件(3)、模拟质量组件(4)和限位组件(5)，所述支撑组件(1)上具有用于安装滑轨(2)的滑轨安装孔(12)与用于安装冲击加载组件(3)的冲击加载组件安装孔(13)，所述滑轨(2)的下端固定安装于所述滑轨安装孔(12)中，所述冲击加载组件(3)包括冲击加载基体(31)与下端伸入所述冲击加载基体(31)设置的冲击加载柱塞(32)，所述冲击加载基体(31)固定于所述冲击加载组件安装孔(13)中，所述冲击加载柱塞(32)在外界激励作用下能够伸出所述冲击加载基体(31)，所述模拟质量组件(4)上设有套设于导轨(2)上的导向孔(41)使其可沿着滑轨(2)运动，所述模拟质量组件(4)位于所述冲击加载组件(3)的上方，加速度冲击被测试件(61)能够安装于所述模拟质量组件(4)上，压缩冲击被测试件(62)能够固定安装于模拟质量组件(4)下端面上与所述冲击加载柱塞(32)正对的位置，拉伸冲击被测试件(63)的两端分别能够固定安装于模拟质量组件(4)与支撑组件(1)上，翻转冲击被测试件(64)能够搭接在模拟质量组件(4)的一个侧边上，所述限位组件(5)固定于滑轨(2)末端用于限制模拟质量组件(4)的最大运动行程。
2.根据权利要求1所述的多功能冲击加载台，其特征在于，所述滑轨(2)的数量为四个。
3.根据权利要求1所述的多功能冲击加载台，其特征在于，所述支撑组件(1)包括支撑调整块(11)和安装于所述支撑调整块(11)上的支撑台(14)，所述支撑台(14)上设置有所述冲击加载组件安装孔(13)和所述滑轨安装孔(12)。
4.根据权利要求3所述的多功能冲击加载台，其特征在于，所述支撑调整块(11)能够根据冲击加载实验对冲量加载方向的需求更换为不同的形状使得所述滑轨(2)与地面之间的角度为0°-90°之间。
5.根据权利要求4所述的多功能冲击加载台，其特征在于，所述冲击加载柱塞(32)的底面与所述冲击加载基体(31)内部底面之间具有冲击加载腔室(33)，冲击加载组件(3)能够根据冲击加载实验对加载能量和加载脉宽的需求在所述冲击加载腔室(33)中装填固体火药、可燃气体或可燃液体，或者通过向冲击加载腔室(33)中快速注入高压气体或高压液体的方式驱动冲击加载柱塞(32)伸出冲击加载基体(31)。
6.根据权利要求5所述的多功能冲击加载台，其特征在于，所述模拟质量组件(4)内安装有至少一个模拟质量块(42)。
7.根据权利要求6所述的多功能冲击加载台，其特征在于，所述限位组件(5)包括与所述滑轨(2)的顶端面对接的限位筒(51)，能够根据冲击加载实验对冲击行程的需求更换不同长度的限位筒(51)。
8.一种根据权利要求7所述的多功能冲击加载台的实验方法，包括以下步骤：
步骤一：根据冲击加载实验对冲量加载方向的要求选用合适的支撑调整块(11)，将滑轨(2)调整至指定方向；
步骤二：根据冲击加载实验对加载能量和加载脉宽的需求选用适合的冲击加载组件(3)并调整模拟质量组件(4)中模拟质量块(41)的数量和质量；
步骤三：根据冲击加载实验对冲击行程的需求选用合适长度的限位筒(51)从而完成加载台的调试；
步骤四：根据冲击加载实验的测试需求安装相应被测试件(6)，加速度冲击被测试件(61)安装于所述模拟质量组件(4)上，压缩冲击被测试件(62)固定安装于模拟质量组件(4)下端面上与所述冲击加载柱塞(32)正对的位置，拉伸冲击被测试件(63)的两端分别固定安装于模拟质量组件(4)与支撑组件(1)之间，翻转冲击被测试件(64)搭接在模拟质量组件(4)的一个侧边上，此时完成全部实验准备；
步骤五：实验人员进入到安全位置后激发冲击加载组件(3)，冲击加载柱塞(32)受到冲击加载腔室(33)中工质的驱使快速伸出冲击加载基体(32)驱动模拟质量组件(4)沿滑轨(2)运动，模拟质量组件(4)将冲量和能量赋予被测试件(6)使被测试件(6)受到加速度冲击、压缩冲击、拉伸冲击或翻转冲击，模拟质量组件(4)在撞击到限位组件(5)后停止冲击运动，完成冲击加载实验。
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