[实用新型]可调刚度模拟器

说明书

技术领域

本实用新型涉及力学环境试验技术领域中的一种物体模拟器，尤其涉及碰撞试验中一种刚度可调的物体模拟器。 

背景技术

力学环境试验技术领域中的运动物体碰撞试验主要是考核试件的抗撞击能力，并从试验中获得试验数据，为试件的结构优化提供数据支撑。 

试件的抗撞击能力，是指试件受撞击后不破坏的能力，而影响试件抗撞击能力的因素有两点，包括：试件的刚度，以及与试件发生碰撞的物体的刚度。其中，刚度系指结构或构件抵抗变形的能力，用产生单位应变所需要的力或力矩来量度。 

目前的碰撞试验往往采取两种方法：一、直接用真实环境进行试验；二、采用等刚度模拟的方法进行试验。 

对于小型试件，往往采用第一种方法，也就是直接将试件置于其实际工况中进行碰撞试验，直接测取试验数据。这种方法直接，易操作，可重复多次试验，成本不会太高，占地面积小，环境因素的影响不明显。 

由于碰撞试验大多是破坏性试验，所以，对于大型试件，其碰撞试验具有一定危险性，且不可重复，成本高，不便于多次试验，往往采用第二种方法，也就是采用等刚度模拟的方法进行碰撞试验。等刚度模拟法是用一个特制的构件代替某个物体或某部件完成碰撞试验，此构件的刚度须与被代替物的刚度等效。目前，等刚度模拟体都是根据试件比例或原尺寸特殊定制的，不同的试件刚度需要定制不同的模拟体，不仅，制造较麻烦，而且一旦损毁，不可修复，成本相对较高。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种刚度可调的模拟器，其能以最小的制造和使用成本使得碰撞试验过程可控，可靠性更高，试验数据更精准，从而克服现有技术中的不足。 

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用了如下技术方案： 

一种可调刚度模拟器，包括双腔缸体、三联活塞、单腔缸体、受撞活塞，受撞块和支架；

所述双腔缸体与单腔缸体均与支架固定连接，所述支架固定安装在工作面上；

所述三联活塞包括依次设于活塞杆上的第一活塞体、第二活塞体和第三活塞体，所述双腔缸体具有第一工作腔和第二工作腔，所述单腔缸体具有第三工作腔；

所述第一活塞体和第二活塞体分别与第一工作腔和第二工作腔配合，所述第三活塞体和受撞活塞分别与第三工作腔内的不同区域紧密配合，所述受撞块设于单腔缸体之外，并与受撞活塞连接，

所述第一、第二、第三工作腔上分别开设用于注入工作介质的第一通口、第二通口和第三通口。

优选的，所述双缸腔体包括沿轴向依次设置的第一部分和第二部分，且第一部分的内径小于第二部分，所述第一部分和第二部分分别与第一活塞体和第二活塞体配合。 

尤为优选的，所述双缸腔体的第二部分与第一部分之间过渡区域具有锥形截面，该锥形截面的内径沿远离第一部分的方向逐渐增大，并与第二活塞体一端部的锥形结构配合。 

优选的，所述单杠腔体包括沿轴向依次设置的第三部分和第四部分，且第三部分的内径大于第四部分，所述第三部分和第四部分分别与第三活塞体和受撞活塞配合。 

尤为优选的，所述单杠腔体的第三部分与第四部分之间过渡区域具有锥形截面，该锥形截面的内径沿远离第一部分的方向逐渐减小，并与第三活塞体一端部的锥形结构配合。 

所述双腔缸体一端与安装面固定连接，另一端与支架固定连接，所述支架固定设置于安装面上。 

所述双腔缸体、单腔缸体与支架同轴设置。 

所述双腔缸体一端经螺纹连接机构与安装面连接，所述支架一侧部与安装面固定连接。 

所述支架两端开设有分别与双腔缸体和单腔缸体配合的止口。 

本实用新型在应用时，先将双腔缸体和支架采用螺纹连接机构等固定在安装面上，将工作介质通过注入第一工作腔中，将三联活塞推向受撞活塞，直到第三活塞体的锥面与单腔缸体的过渡锥面接触，再分别向相应的第二、第三工作腔中注入工作介质，并调节三个工作腔中工作介质的总刚度达到模拟值，使三联活塞和受撞活塞在三个工作腔的压力下达到平衡。 

当受撞块受到撞击后，受撞块和受撞活塞在撞击力作用下向第一活塞体移动，压缩工作腔内的工作介质，三联活塞的第三活塞体在腔内压力作用下向第一工作腔移动，第三工作腔的压力下降，三联活塞的第一活塞体压第一工作腔中的工作介质，同时，第一活塞体受到一个大小相等方向相反的反作用力。当第一工作腔中的压力增大到一定值，三联活塞停止运动，并在此压力作用下向第三工作腔运动，达到平衡。