[发明专利]测试弹性垫板摩擦阻尼性能的方法、装置及测试设备

说明书

本发明涉及测试弹性垫板摩擦阻尼性能的方法、装置及测试设备，属于轨道结构动力学设计领域。该方法包括：对弹性垫板进行预加载，以消除弹性垫板的马林斯效应；对所述弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力加载，获得所述弹性垫板的弹性恢复力与位移的第一曲线；对弹性垫板进行周期性加载，获得弹性垫板的弹性恢复力和摩擦力的合力与位移的第二曲线；根据第一曲线和第二曲线，获得弹性垫板的摩擦力与位移的第三曲线。通过该方法可以获得弹性垫板的摩擦阻尼性能，进而可以根据该摩擦阻尼性能对弹性垫板的减振耗能特性的影响，开发出适用性更强的减振产品。

技术领域

本发明属于轨道结构动力学设计领域，具体涉及测试弹性垫板摩擦阻尼性能的方法、装置及测试设备。

背景技术

铁路扣件弹性垫板是铁路扣件系统的重要组成部分，提供了扣件系统的刚度和阻尼，对缓冲轮轨冲击、减弱振动传递起着至关重要的作用。弹性垫板本质上属于橡胶类高分子聚合材料，由一条条分子链聚合而成的，分子链又包含链段和链节等，能在大的形变下迅速而有力恢复其形变，并消耗一定的能量，体现出较强的弹性和阻尼。随着科技的发展，常在橡胶内加入一些填充剂以改善橡胶的力学性能。在外力作用，橡胶材料大分子链的键角、键长、基团、链节、链段等各个运动单元沿着作用力方向变形消耗机械能，表现出粘弹性阻尼效应。同时，分子链与分子链、分子链与填充料之间也存在着相互摩擦作用，体现出摩擦阻尼效应。这两种阻尼性能的形成与作用机制完全不同，影响因素也不尽相同。其中，粘弹性阻尼主要与外力加载频率和材料所处环境温度有关，摩擦阻尼主要与外力加载的幅值、材料变形大小有关。要想准确研究弹性垫板的减振耗能特性进而开发出适用性更强的减振产品，就需要对这两种阻尼性能分别进行测试与表征。但是，现有测试方法或装置(如，大型加载设备、动态力学分析仪等)主要测试弹性垫板的粘弹阻尼+摩擦阻尼的综合阻尼性能，难以直接获得弹性垫板的摩擦阻尼性能。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种测试弹性垫板摩擦阻尼性能的方法、装置及测试设备，以有效地改善上述问题。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种测试弹性垫板摩擦阻尼性能的方法，包括：对弹性垫板进行预加载，以消除所述弹性垫板的马林斯效应；对所述弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力加载，获得每个测试点在该静力作用下的形变位移，根据获得的形变位移获得所述弹性垫板的弹性恢复力与位移的第一曲线；对所述弹性垫板进行周期性加载，获得所述弹性垫板在被施加周期性作用力的情况下的形变位移，根据所获得的形变位移获得所述弹性垫板的弹性恢复力和摩擦力的合力与位移的第二曲线；根据所述第一曲线和所述第二曲线，获得所述弹性垫板的摩擦力与位移的第三曲线。

第二方面，本发明实施例还提供了一种测试弹性垫板摩擦阻尼性能的装置，包括：加载单元，用于对弹性垫板进行预加载、对所述弹性垫板的预设测试点中的每个测试点进行静力加载以及对所述弹性垫板进行周期性加载。第一获取单元，用于获得每个测试点在该静力作用下的形变位移，根据获得的形变位移获得所述弹性垫板的弹性恢复力与位移的第一曲线。第二获取单元，用于获得所述弹性垫板在被施加周期性作用力的情况下的形变位移，根据所获得的形变位移获得所述弹性垫板的弹性恢复力和摩擦力的合力与位移的第二曲线。第三获取单元，用于根据所述第一曲线和所述第二曲线，获得所述弹性垫板的摩擦力与位移的第三曲线。

第三方面，本发明实施例还提供了一种测试设备，应用于上述方法，所述设备包括：底座、加载装置、支撑架和反力梁。所述支撑架的一端与所述底座连接，所述支撑架的另一端与所述反力梁连接。所述加载装置设置于所述底座内，其加载端置于所述底座外，与所述反力梁相对，对弹性垫板施加压力时，该加载端与该弹性垫板接触，该弹性垫板还与所述反力梁接触，通过所述反力梁和所述加载端的相互挤压而使该弹性垫板发生形变。所述加载装置用于为所述弹性垫板施加作用力，以进行预加载、静力加载和周期性加载。