[发明专利]动态冲击加载试验台及其试验系统

说明书

技术领域

本发明涉及结构形变及力学实验技术领域的试验设备，尤其涉及一 种动态冲击加载试验台及其试验系统。

背景技术

在工程实际应用中，许多工程材料和结构都面临着冲击载荷的作用， 承受这些载荷的材料会以高应变率变形。大量实验结果表明，在不同的 应变率下，材料的力学性能往往不同。因此，材料的动态力学特性对工 程结构安全性、可靠性设计有着重要的意义。

目前，在研究材料在高应变率下的力学性能时往往采用的试验设备 为落锤式试验机。其基本原理是：从高处释放一重锤，重锤自由下落打 击待测试试件。此类设备结构简单，操作简便。但是，为了提供较大的 冲击速率，试验设备需要满足一定高度，常见的落锤式试验机高度为3 至5米，设备体积庞大，在一定程度上受制于试验机的工作环境。另外， 测量试件材料在高应变率下的力学性能时，分离式霍普金森压杆(简称 SHPB)也是较广泛使用的技术之一。但是，SHPB设备多基于气动发射 装置或轻气炮发射装置，这种装置设备较为昂贵，且实验过程中能量转 化率低、发射噪音污染大、实验成本高。

目前，国内外现有的对试件进行冲击加载的设备多为落锤式试验装 置。如专利申请号：CN01205945.5中披露了针对落锤导向问题设计了石 油套管保护环落锤冲击试验机；专利申请号：CN200720084399.1中披露 了针对现有落锤冲击试验机安全性能差的问题进行了改进。然而以上设 计中，施载的重锤都是以接近自由落体的形式下落的，未能解决设备体 积庞大的问题。因此如何提供一种体积较小同时又不牺牲冲击速率的冲 击试验机为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是在于提供一种体积较小且仍能提供较大的冲击速 率的动态冲击加载试验台，其具有如下技术方案：

一种动态冲击加载试验台，包括承载于固定架上的冲击单元、提升 单元和试件承载台，其中，所述冲击单元与拉簧单元连接，所述拉簧单 元能够施加弹性回复力于所述冲击单元。

优选的，所述拉簧单元包括拉绳、第一滑轮和拉簧组件；其中，所 述拉簧组件固定于所述固定架的上部；所述第一滑轮定位于所述拉簧组 件的正下方，安装于所述固定架的所述上部和下部之间；所述拉绳绕过 所述第一滑轮，一端与所述冲击单元相连，另一端与所述拉簧组件的拉 伸端相连。

优选的，所述拉绳为两根，分别连接有一个所述拉簧组件，并通过 各自对应的所述第一滑轮对称设置在所述冲击单元的两侧。

所述拉簧组件可以包括多个拉簧和连接板，所述连接板上设有拉簧 连接孔，所述拉簧平行设置。

优选的，所述每组拉簧组件满载荷配置为5根拉簧，拉簧的最大行 程为1.2米，可按需求选择拉簧数量和行程，从而便于调节冲击速率。

所述冲击单元可以为T型锤状物，其包括锤体和垂直于所述锤体的 锤头，所述锤体两侧的端部与所述拉簧单元的拉绳连接。

所述锤体上可以包覆有尼龙套，所述尼龙套在所述重锤下落时用于 减少摩擦和起限位作用。

优选的，所述提升单元可以包括锁固件、提绳以及提拉组件，所述 锁固件以可松开、锁固的方式与所述冲击单元连接；所述提绳的两端分 别与所述锁固件和所述提拉组件连接，所述锁固件上设有能够使所述冲 击单元脱离所述锁固件的释放开关。

优选的，所述释放开关与所述锤体顶端的插销配合形成了可松开地 卡合连接。

所述提拉组件可以包括固定在所述固定架上的棘轮和第二滑轮；所 述提绳的一端缠绕设置在所述棘轮上，另一端通过所述第二滑轮改变方 向连接至所述锁固件；所述棘轮上还可以设有驱动棘轮以缠绕所述提绳 的摇臂，从而便于重复试验。

优选的，所述提拉组件还包括有保险销，该保险销被设置成在所述 冲击单元提升时能够保持所述棘轮正向运行，在按下所述保险销时，所 述棘轮能够反向倒回。