CN112945570B - 一种应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置及试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置及试验方法，试验装置包括与万能试验机的上夹具固定连接的上固定座、固定块、通过螺纹连接方式固定在套筒弱化结构件上的螺杆、调节套筒弱化结构件与水平面之间的倾斜角度的角度调节块、固定在万能试验机的工作台上的底座和支撑螺杆的支撑座，角度调节块可拆卸地设在上固定座上，固定块与上固定座或角度调节块连接，螺杆穿过套筒弱化结构件，其两端部分别伸出到套筒弱化结构件的外部，支撑座分别支撑在螺杆的两端部的下方，每个支撑座均能够调节高度地设置在底座上。该试验装置可以模拟碰撞过程中多种工况下套筒弱化结构件的不同角度的受力情况，该试验装置结构简单稳定，安全可靠。

Description

一种应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置及试验方法
技术领域
本发明涉及汽车安全技术领域，具体涉及一种应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置及试验方法。
背景技术
当汽车发生碰撞时，碰撞过程中由于发动机、转向机等较大刚性块发生“机械堆积”，无法充分利用发动机后端的吸能空间，严重影响碰撞性能，可能会对乘员造成重大侵害。现在越来越多的车型设计考虑开发可脱落的副车架结构，可以实现副车架在碰撞过程中的可控脱落，从而带动发动机、转向机等刚性块下沉，避让车身前围板等结构，这对于提高整体的碰撞安全性能有很大帮助。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的问题，提供一种应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置，包括与万能试验机的上夹具固定连接的上固定座、用于固定套筒弱化结构件的固定块、通过螺纹连接方式固定设置在所述套筒弱化结构件上的螺杆、用于调节所述套筒弱化结构件的受力方向与水平面之间的倾斜角度的角度调节块、固定设置在所述万能试验机的工作台上的底座和设置在所述底座上用于对所述螺杆进行支撑的支撑座，所述角度调节块可拆卸地设置在所述上固定座上，所述固定块与所述上固定座连接，或者所述固定块与所述角度调节块连接，所述螺杆穿过所述套筒弱化结构件，且所述螺杆的两端部分别伸出到所述套筒弱化结构件的外部，所述支撑座分别支撑在所述螺杆的两端部的下方，每个所述支撑座均能够调节高度地设置在所述底座上。
优选地，所述套筒弱化结构件正上方设置有弱化位置，所述固定块具有在安装时与所述上固定座或所述角度调节块相接触的安装面，所述弱化位置具有中心平面，所述中心平面垂直于所述安装面。
优选地，当所述套筒弱化结构件垂直所述万能试验机的所述工作台受力时，所述角度调节块与所述上固定座分离，所述固定块与所述上固定座固定连接，支撑于所述螺杆的两端部的所述支撑座处于同一高度位置处。
优选地，所述角度调节块具有一与水平面相倾斜设置的斜面，所述固定块具有在安装时与所述上固定座或所述角度调节块相接触的安装面，当所述套筒弱化结构件受力方向所述万能试验机的所述工作台所在平面倾斜相交时，所述角度调节块固定连接在所述上固定座上，所述固定块与所述角度调节块固定连接，且所述斜面与所述安装面相接触，支撑于所述螺杆的两端部的所述支撑座处于不同的高度位置处，两侧的所述支撑座的上端形成支撑所述螺杆的支撑面，所述支撑面与水平面之间的夹角与所述斜面与水平面之间的夹角相同。
进一步地，所述角度调节块具有多种规格，各种规格的所述角度调节块的斜面与水平面之间的夹角不同。
优选地，每个所述支撑座均通过多个长螺栓可调高度地设置在所述底座上，每个所述支撑座上的多个所述长螺栓间隔均布设置，同一所述支撑座上的各个所述长螺栓旋入所述支撑座的长度均相同。
优选地，所述支撑座的上端部具有用于支撑所述螺杆的支撑部，所述支撑部的外轮廓面呈向上凸的弧形结构。
优选地，每个所述支撑座均能够调节高度地设置在一个所述底座上，每个所述底座上均设置有安装孔，所述安装孔为长圆孔。
优选地，所述静态试验装置还包括贴设在所述螺杆位于所述套筒弱化结构件的外部的部分上的一个或多个应变片，所述应变片对称设置在位于所述套筒弱化结构件两端的所述螺杆上。
本发明还提供一种应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验方法，套筒弱化结构件通过螺纹连接方式固定设置有螺杆，试验方法包括测试在设计扭矩作用下拧紧所述螺杆时所述螺杆承受的轴向载荷和/或弯曲力及扭力，通过万能试验机压缩所述螺杆以提供静压载荷，并分析不同扭矩下对拉脱所述套筒弱化结构件的最大载荷的影响。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置可以模拟碰撞过程中多种工况下套筒弱化结构件的不同角度的受力情况，该试验装置结构简单稳定，制造成本低，可以重复使用，安全可靠。
附图说明
附图1为本发明的应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置的立体图（无角度调节块）；
附图2为本发明的应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置的正视图（无角度调节块）；
附图3为本发明的应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置的侧视图（无角度调节块）；
附图4为本发明的应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置的立体图（有角度调节块）；
附图5为本发明的应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置的正视图（有角度调节块）；
附图6为本发明的应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置的侧视图（有角度调节块）；
附图7为本发明的应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置的套筒弱化结构件、螺杆及固定块连接后的正视图；
附图8为本发明的应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置的套筒弱化结构件、螺杆及固定块连接后的俯视图；
附图9为本发明的应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置的角度调节块的结构示意图；
附图10为本发明的应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置中应变片贴设在螺杆上的结构示意图之一；
附图11为本发明的应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置中应变片贴设在螺杆上的结构示意图之二。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
如图1~图6所示，本发明的应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置包括上固定座1、固定块2、螺杆3、角度调节块4、底座5和支撑座6。
上固定座1与万能试验机（图中未示出）的上夹具固定连接。本实施例中，上固定座1呈矩形的框型结构，结构强度较好。
固定块2与上固定座1连接，或者固定块2与角度调节块4连接。固定块2具有在安装时与上固定座1或角度调节块4相接触的安装面21。
如图1~图8所示，套筒弱化结构件7固定设置在固定块2上，本实施例中，套筒弱化结构件7与固定块2通过二保焊焊接连接。套筒弱化结构件7上设置有弱化位置71，该弱化位置71具有中心平面A，在套筒弱化结构件7与固定块2固定连接时，弱化位置71位于套筒弱化结构件7的正上方，且弱化位置71的中心平面A垂直于固定座2的安装面21。
螺杆3通过螺纹连接方式固定设置在套筒弱化结构件7上，螺杆3穿过套筒弱化结构件7，且螺杆3的两端部分别伸出到套筒弱化结构件7的外部。本实施例中，位于套筒弱化结构件7两端的螺杆3上均螺纹配合地连接有螺母（图中未示出），试验时套筒弱化结构件7被夹紧在位于其两端的螺母之间。
角度调节块4可拆卸地设置在上固定座1上，角度调节块4用于调节试验时套筒弱化结构件7的受力方向与水平面之间的倾斜角度。如图9所示，角度调节块4具有一与水平面相倾斜设置的斜面41。角度调节块4的设计保证了套筒弱化结构件7受力与水平面之间形成角度时的准确性，同时还保证了在大载荷下角度不走形。角度调节块4具有多种规格，各种规格的角度调节块4的斜面41与水平面之间的夹角不同，这样，可使该试验装置模拟碰撞过程中多种工况下套筒弱化结构件7的不同角度的受力情况。
底座5固定设置在万能试验机的工作台上，支撑座6设置在底座5上用于对螺杆3进行支撑，支撑座6分别支撑在螺杆3的两端部的下方，每个支撑座6均能够调节高度地设置在底座5上，两个支撑座6的上端形成支撑螺杆3的支撑面。
每个支撑座6均能够调节高度地设置在一个底座5上，每个底座5上均设置有安装孔51，地脚螺栓穿过安装孔51与工作台上的T型槽连接。安装孔51为长圆孔，这样可使该试验装置适用于不同的试验台，同时还可根据安装要求灵活调节底座5及支撑座6的位置。
每个支撑座6均通过多个长螺栓8可调位置地设置在底座5上，每个支撑座6上的多个长螺栓间隔均布设置，在调节支撑座6的高度时，需要保证同一支撑座6上的各个长螺栓8旋进支撑座6的长度均相同，这样可使支撑座6的上端呈与水平面相平行的状态，而且，每个支撑座6通过多个长螺栓8支撑，这样可以承受较大的试验载荷。
支撑座6的上端部具有用于支撑螺杆3的支撑部61，支撑部61的外轮廓面呈向上凸的弧形结构。弧形结构的设计可以适应于套筒弱化结构件7受力与水平面呈不同角度的试验，具有适用性强，结构稳定的特点。
该试验装置的工作原理如下：
将套筒弱化结构件7固定设置在固定块2上，当套筒弱化结构件7垂直万能试验机的工作台受力时，此时不需要安装角度调节块4，即角度调节块4与上固定座1分离，将固定块2与上固定座1直接固定连接，此时，固定块2的安装面21与上固定座1相接触，固定块2与上固定座1连接后，将上固定座1固定在万能试验机的上夹具上，将螺杆3通过螺纹连接方式固定连接在套筒弱化结构件7上。将支撑座6通过长螺栓8连接在底座1上，将底座1通过地脚螺栓固定连接在万能试验机的工作台上的T型槽内，此时支撑于螺杆3的两端部的支撑座6处于同一高度位置处，即两个支撑座6的上端形成的支撑面与水平面相平行，如图1~图3所示。
当套筒弱化结构件7的受力方向与万能试验机的工作台所在平面倾斜相交时，需要安装角度调节块4，将角度调节块4固定连接在上固定座1上，再将固定块2与角度调节块4固定连接，安装时，角度调节块4的斜面41与固定块2的安装面21相接触，此时调节一侧的支撑座6的高度，使支撑于螺杆3的两端部的支撑座6处于不同的高度位置处，而且两侧的支撑座6的上端形成的支撑面与水平面之间的夹角与斜面41与水平面之间的夹角相同，如图4~图6所示。
螺杆3在设计扭矩下的轴向载荷可通过如下方法测量：螺杆3位于套筒弱化结构件7的外部的部分上设置有一个或多个应变片9，应变片9对称设置在位于套筒弱化结构件7两端的螺杆3上，用万能试验机标定出应变片系数，再把螺杆3与套筒弱化结构件7按要求连接好，连接时用扭力扳手拧紧，直到达到要求的设计扭矩，在设计扭矩作用下，借助动态应变仪和数据采集电脑可测得应变片9的电压信号，当应变片9沿螺杆3的轴向方向延伸时，如图10所示，通过应变片系数和一定扭矩下的应变片9的电压信号就可以计算出一定扭矩下的螺杆3所承受的轴向载荷。根据此种方法可以添加不同方向的应变片来实现测量不同方向的受力情况，如图11所示，应变片9沿垂直于螺杆3的轴线方向延伸时，根据实验要求还可以测出一定扭矩下的螺杆3所承受的弯曲力，应变片9倾斜延伸时，还可以测出一定扭矩下的螺杆3所承受的扭力。
当万能试验机工作后，与工作台连接的底座5及支撑座6对螺杆3产生一个向上的静压力，再把力传输到试验对象套筒弱化结构件7上，以达到套筒弱化结构件7拉脱试验的目的，螺杆3从套筒弱化结构件7上脱开时的最大载荷可直接从万能试验机上读取。试验过程中通过DIC非接触分析测试系统可以获取静压位移和变形量信息。万能试验机工作前可通过与套筒弱化结构件7连接的螺杆3上粘贴的应变片9测量得到设计扭矩下的螺杆3所承受轴向载荷和/或弯曲力及扭力，并可以分析不同扭矩下对拉脱最大载荷的影响。
综上，本发明的应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置与万能试验机配合使用，可实现不同规格试验件的静态试验；该试验装置结构简单稳定，制造成本低，可以重复使用，安全可靠；而且该试验装置可以实现不同设计角度试验要求、可以准确获取试验过程中的位移和变形量信号、通过应变片信号可分析计算得到螺杆在设计扭矩下的轴向载荷、弯曲力和扭力；通过应变片测力精度高，工艺简单，可以重复利用，无需考虑贴片螺杆的尺寸大小，普适性强。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置，其特征在于：包括与万能试验机的上夹具固定连接的上固定座、用于固定套筒弱化结构件的固定块、通过螺纹连接方式固定设置在所述套筒弱化结构件上的螺杆、用于调节所述套筒弱化结构件的受力方向与水平面之间的倾斜角度的角度调节块、固定设置在所述万能试验机的工作台上的底座和设置在所述底座上用于对所述螺杆进行支撑的支撑座，所述角度调节块可拆卸地设置在所述上固定座上，所述固定块与所述上固定座连接，或者所述固定块与所述角度调节块连接，所述螺杆穿过所述套筒弱化结构件，且所述螺杆的两端部分别伸出到所述套筒弱化结构件的外部，所述支撑座分别支撑在所述螺杆的两端部的下方，每个所述支撑座均能够调节高度地设置在所述底座上。
2.根据权利要求1所述的应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置，其特征在于：所述套筒弱化结构件正上方设置有弱化位置，所述固定块具有在安装时与所述上固定座或所述角度调节块相接触的安装面，所述弱化位置具有中心平面，所述中心平面垂直于所述安装面。
3.根据权利要求1所述的应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置，其特征在于：当所述套筒弱化结构件垂直所述万能试验机的所述工作台受力时，所述角度调节块与所述上固定座分离，所述固定块与所述上固定座固定连接，支撑于所述螺杆的两端部的所述支撑座处于同一高度位置处。
4.根据权利要求1所述的应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置，其特征在于：所述角度调节块具有一与水平面相倾斜设置的斜面，所述固定块具有在安装时与所述上固定座或所述角度调节块相接触的安装面，当所述套筒弱化结构件受力方向所述万能试验机的所述工作台所在平面倾斜相交时，所述角度调节块固定连接在所述上固定座上，所述固定块与所述角度调节块固定连接，且所述斜面与所述安装面相接触，支撑于所述螺杆的两端部的所述支撑座处于不同的高度位置处，两侧的所述支撑座的上端形成支撑所述螺杆的支撑面，所述支撑面与水平面之间的夹角与所述斜面与水平面之间的夹角相同。
5.根据权利要求4所述的应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置，其特征在于：所述角度调节块具有多种规格，各种规格的所述角度调节块的斜面与水平面之间的夹角不同。
6.根据权利要求1所述的应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置，其特征在于：每个所述支撑座均通过多个长螺栓可调高度地设置在所述底座上，每个所述支撑座上的多个所述长螺栓间隔均布设置，同一所述支撑座上的各个所述长螺栓旋入所述支撑座的长度均相同。
7.根据权利要求1所述的应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置，其特征在于：所述支撑座的上端部具有用于支撑所述螺杆的支撑部，所述支撑部的外轮廓面呈向上凸的弧形结构。
8.根据权利要求1所述的应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置，其特征在于：每个所述支撑座均能够调节高度地设置在一个所述底座上，每个所述底座上均设置有安装孔，所述安装孔为长圆孔。
9.根据权利要求1所述的应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验装置，其特征在于：所述静态试验装置还包括贴设在所述螺杆位于所述套筒弱化结构件的外部的部分上的一个或多个应变片，所述应变片对称设置在位于所述套筒弱化结构件两端的所述螺杆上。
10.一种应用于汽车套筒弱化结构件的静态试验方法，其特征在于：采用如权利要求1~9中任一项所述的静态试验装置进行试验，试验方法包括测试在设计扭矩作用下拧紧所述螺杆时所述螺杆承受的轴向载荷和/或弯曲力及扭力，通过万能试验机压缩所述螺杆以提供静压载荷，并分析不同扭矩下对拉脱所述套筒弱化结构件的最大载荷的影响。
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