[发明专利]一种改善力学冲击试验中梯形波波形的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用波形发生方法，特别涉及一种通过调整波形发生装置机械机构而改善力学冲击试验中梯形波波形的方法，属于力学环境试验技术领域。

背景技术

梯形波发生装置是一种用于力学冲击试验的信号发生装置，广泛应用于产品的冲击试验，模拟某些产品在工作环境中所受的冲击，考核产品在受梯形波冲击环境下功能的可靠性和结构的完好性。参阅图1a，现有梯形波发生装置主要为一体式结构，由底座1、缸筒2、缸盖3、活塞4、缓冲装置5、活塞杆8、冲击头9等组成。在进行梯形波冲击试验时，将梯形波发生装置安装在冲击试验台上，一般有两种安装方式：一种是正装，即把梯形波发生装置安装在冲击试验台的砧座10上；另一种是反装，即把梯形波发生装置安装在冲击试验台的工作台面11上。安装完毕后，进行一次常规冲击试验。在冲击过程中，冲击头9受撞击后通过活塞杆8传递冲击力至活塞4，活塞4压缩工作腔7内气体至一定体积后又恢复原状。整个过程中，工作腔7体积发生变化，设为ΔV，而整个工作腔7的体积设为V，当ΔV远小于V时，则﹙V－ΔV﹚／V≈1，即可近似认为工作腔7体积没有发生变化，由理想气体状态方程P·V／T＝恒量（其中P为压强，V为体积，T为热力学温度）可知，冲击过程中可近似认为工作腔7压强没有发生变化。又由F＝P·A=m·a(其中A为活塞受力面积，m为运动部件总质量，a为冲击加速度)可知，在A、m不变的情况下，冲击加速度a恒定，即可得到图1b所示的理想梯形波（黑实线）。

然则，在实际情况下，使用现有的梯形波发生装置，得到的波形都有些缺陷。在正装的情况下，工作台面11与冲击头9刚发生碰撞的瞬间，即波形上升沿，会产生不同程度的过冲现象，波形如图1c所示。

而在反装的情况下，整个冲击过程中，工作台面始终与梯形波发生装置刚性连接，这种形式对于正装时产生的过冲现象有很好的抑制作用，但在冲击结束的一刹那，即波形下降沿，梯形波发生装置内部活塞4反弹撞击缸盖3产生不同程度的过冲现象，并传导给工作台面11，波形如图1d所示。

现有改善梯形波波形的方法主要是通过修改滤波电路来实现的。这种方法虽然简单，得到的梯形波波形也较好，但冲击试验实际测得的波形（即作用在试件上的波形）并没有因为滤波电路的改变而得到改善，所以并没有从本质上解决波形不好的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种通过改进波形发生装置机械结构而改善梯形波波形的方法，其能从本质上解决力学冲击试验中梯形波波形不好的问题。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种改善力学冲击试验中梯形波波形的方法，其特征在于，包括：

提供分立设置的气缸体和冲击座，所述气缸体包括主要由底座、缸筒、缸盖组合形成的腔体和设于所述腔体内的活塞，其中，在所述气缸体内，于底座和活塞之间还设有密封工作腔，所述工作腔内填充有具有设定压力的缓冲气体；以及

将所述气缸体和冲击座中的任一者与冲击试验台的工作台面固定连接，另一者与冲击试验台的砧座固定连接。

进一步的，所述活塞和缸盖之间还设有缓冲装置。

作为可以实施的方案之一，所述缓冲装置包括缓冲垫。

所述缸筒分别与所述底座和缸盖固定连接。

作为较为优选的实施方案之一，所述缸筒经螺纹结构与所述底座和缸盖固定连接。

优选的，所述缸盖上还设有至少可供所述冲击座的一端部伸入气缸体内部，并与活塞配合的通孔。

作为可以实施的方案之一，所述气缸体与冲击试验台的工作台面刚性连接，所述冲击座与冲击试验台的砧座刚性连接。

进一步的，所述缓冲气体包括氮气或其他惰性气体。

优选的，所述活塞上开设有导向沟槽，所述导向沟槽内设有导向带。

优选的，所述底座及活塞上开有密封沟槽，并装入密封圈，从而在底座与活塞之间形成一个密封的工作腔。

本发明通过对现有梯形波发生装置的结构进行调整，特别是将气缸体与冲击座分立设置，且在应用时，分别将气缸体和冲击座安装在冲击试验台的工作台面或砧座上，且在气缸体内部的工作腔充入适当压力的缓冲气体，然后进行常规冲击试验，当冲击座与活塞以一定的初速度发生碰撞，工作腔内气体体积及压强发生变化后再恢复原状，采集这个过程中运动部件上的加速度信号，并将其在时域上绘出，即可产生一个类似梯形的波形曲线。