冲击试验装置

技术领域

本申请涉及力学分析的技术领域，尤其涉及冲击试验装置。

背景技术

落槌式冲击试验机是力学领域和工程领域非常重要的测试工具，在诸如汽车保险杠、悬臂梁、人工骨骼等领域都是重要的测试标准。

然而，相关技术中冲击试验机仅仅通过重力加速度来获取落槌的冲击能量，落槌速度慢，冲击能量低，需要进行高速冲击测试时往往需要较高的下落高度。这对冲击试验机所处的环境产生了严格限制。

发明内容

有鉴于此，本申请提供冲击试验装置，能够在较低的高度下使冲击部件获得高能量和高冲击速度。

本申请提供一种冲击试验装置，包括：

一冲击组件，用以对力学待测件产生冲击动作；

一加速组件，用以对所述冲击组件产生加速驱动；

一监测组件，用以监测所述力学待测件；

一环境组件，用以采集周围环境状况；

一控制组件，电性连接所述加速组件、环境组件、冲击组件和监测组件；

以及，一支撑组件，用以提供支撑；

其中，所述加速组件包括储能加速件、与所述储能加速件连接并用以安装在所述冲击组件上的传动件，和用以将储能加速件所储能量进行释放的释放件。

可选地，所述仿生抱握器具有两组亚抱握器，两组亚抱握器的尺寸不同且成正交排列，亚抱握器的末端成勾状且内侧表面具有逆向鳞片状结构用于增强与落锤的抓握性能

可选地，所述储能加速件为气压加速装置、液压加速装置、电磁弹射装置、形变弹射装置、化学炸药冲击装置中的任一种；

所述传动件为连杆、气路、电磁导轨中任意一种。

可选地，所述环境组件包括竖直的环境筒、密封垫圈、外接液体管路、气体管路、温度传感器、湿度传感器和压力传感器。

可选地，所述环境筒的材质是聚碳酸酯、钢化玻璃、有机玻璃、帕姆片中的一种或几种的组合。

可选地，所述冲击组件包括通过下落产生冲击动作的落槌、用以释放落槌的落槌释放件、用以夹持力学待测件的力学件固定夹具和用以支撑所述落槌的滑轨。

可选地，所述滑轨被配置成可调节长度。

可选地，所述监测组件包含高速摄像机、红外热成像仪、传感器中的任一种或几种的组合。

可选地，所述传感器包含速度传感器、应力传感器、应变传感器中的任意一种或几种的组合。

可选地，所述支撑组件包括底座、支撑钢架、设置在所述支撑钢架上的预制管路卡口和线路接口。

与相关技术相比，本申请冲击试验装置具有以下有益效果：

1.本申请配套加速组件，落槌的冲击速度不完全依赖于重力加速度，可以在较低的高度下实现快速的冲击。

2.本申请对环境高度依赖性小，可以在较低的室内进行测试。

3.本申请配套环境筒，可以实现在不同温度、湿度、压强、气液环境、电磁场、力场等环境改变下的冲击实验，液体环境包括水性和油性液体。

4.本申请配套热红外成像仪、高速摄像机等精密分析仪器，可以在获得抗冲击性能的同时解析材料的形变过程。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本申请实施例提供的冲击试验装置的整体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的加速组件的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的抱握器结构示意图

图4为本申请实施例提供的环境组件的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的监测组件的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的冲击组件和支撑组件装配的结构示意图。

其中，图中元件标识如下：

10-加速组件；20-环境组件；30-冲击组件；40-监测组件；50-控制组件；60-支撑组件；70-仿生抱握器；71-亚抱握器；11-储能加速件；12-传动件；13-释放件；14-抱握件；21-环境筒；22-密封垫；23-液体管路；24-气体管路；25-温度传感器；26-湿度传感器；27-压力传感器；31-落槌；32-落槌释放件；33-力学件固定夹具；34-滑轨；41-箍件；42-高速摄像机；43-红外热成像仪；44-传感器；61-底座；62-支撑钢架；63-钢架上预制管路卡口；64-线路接口。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

参考图1，本申请实施例冲击试验装置，包括：一冲击组件30，用以对力学待测件产生冲击动作；一加速组件10，用以对所述冲击组件30产生加速驱动；一监测组件40，用以监测所述力学待测件；一环境组件20，用以调控周围环境状况；一控制组件50，电性连接所述加速组件10、环境组件20、冲击组件30和监测组件40；一支撑组件60，用以提供支撑；以及一仿生抱握器70，用以抱握冲击组件30。

参考图2，上述加速组件10通过传动装置和落槌31相连接，传动件12和储能加速件11中间安装一个释放件13，其作用为可以在瞬间实现冲击能量的释放，通过储能加速装置驱动抱握件14，赋予落槌31一定的初速度，进而在较低的高度下实现高速的冲击。

以气动加速为例，落槌31通过诸如橡胶管道的管道连接在气路上，气路的另外一端连接在高压气泵当中，管道和气泵中间安装一个间歇式气阀,作用为可以在瞬间实现气压的释放和关闭，通过高压气泵产生的高压气流实现落槌31的气动弹射，通过气压的高低调控落槌31的冲击速度变化，进而在较低的高度下实现高速的冲击。

上述方案中，气动加速装置只是加速组件10的一个选项，本申请储能加速件11还可以是电磁弹射、气动、液压、应变弹射、火药弹射等诸多形式。

参考图4，前文已述“环境组件20用以调控周围环境状况”是指环境组件20通过采集周围环境状况相关参数，以供外界根据相关参数对该周围环境进行人为地介入而人为地调控或校对以满足目标测试所需要的环境条件，而并非是指环境组件20自动地对周围环境参数进自动校对或调整之涵义。

上述环境组件20包括竖直的环境筒21、密封垫圈22、液体管路23、气体管路24、温度传感器25、湿度传感器26和压力传感器27。温度传感器25、湿度传感器26和压力传感器27可位于环境筒21的内腔。

环境组件20的主体为一个严格密封的环境筒21，环境筒21由钢架的法兰板固定，环境筒21为透明的耐冲击材料，例如聚碳酸酯、钢化玻璃、有机玻璃、帕姆片中的一种或几种的组合。环境筒21的形状可以是为中空的圆柱或多边形柱中的一种或两种的组合。

环境筒21内置有加热电路，用于调节环境筒21内温度。环境筒21外接有液体管路23，用于填充和排出各种液体；环境筒21还可以外接气体管路24，可以填充和排出各种气体。环境筒21外接气泵，可以实现环境筒21内不同的压强。环境筒21下方有密封垫22，用于密封环境筒21，并在拆下密封垫22时可以快速复位环境筒21。

上述方案中，环境筒21内的液体可以为水性或油性。温度传感器25所采集的温度和压力传感器27所采集的压强通过控制组件50来控制。

参考图6，上述支撑组件60由底座61、支撑钢架62、钢架上预制管路卡口63和线路接口64连接构成。底座61占据系统的大部分重量，目的是保证系统的稳定，其材质可以为大理石。支撑钢架62包括龙门架和顶端的法兰板组成，法兰板中间有较大的开孔用于安装环境筒21和冲击组件30。支撑组件60预留足够的接口和孔洞，以确保有足够的可能用于外接其他模块。

参考图6，上述冲击组件30包括滑轨34、在滑轨34上安装的力学件固定夹具33、落槌释放件3213，和位于顶端法兰板上的落槌31。上述落槌31底部形状可以为圆柱形、球形、锥形、斧形等。落槌31和夹具的中心点在同一垂线上，并且落槌31上设有固定结构，固定结构用以与力学件固定夹具33相配合。

参考图3，作为仿生抱握器70的一种可示范地实现方式，上述仿生抱握器具有两组亚抱握器71，两组亚抱握器71的尺寸不同且成正交排列，亚抱握器的末端成勾状且内侧表面具有逆向鳞片状结构，以增强与落锤的抓握性能。

从图3中容易得到的是，亚抱握器71包括二个抱臂，以形成抱持。抱臂可以为贴合于冲击组件30外表面的与之匹配的形状。

参考图5，作为一种可示范地实现方式，上述监测组件40包括高速摄像机42、红外热成像仪43和传感器44。其中，此处传感器44可为速度传感器44、应力传感器44、应变传感器44中的任意一种或几种的组合。

通过传感器44和高速摄像机42共同作用实现力学性能和形变过程的高精度监测，力学传感器44位于夹具的底部，与力学待测件连接，用于测试落槌31的冲击力，传感器44外侧为箍件41，箍件41由钢化玻璃等高强度材料制成以防止测试过程中可能产生的安全问题。该箍件41为透明材质，在外围安装高速摄像机42，以捕捉形变过程中力学件的形变和能量传导。

上述控制组件50可以是诸如计算机等具有搭载驱动组件和控制软件的任何形式，用于控制加速组件10的加速程度、落槌31的下落和下落数据的后处理。

现在针对一个常见的应用场景中，来阐述本申请冲击实验的具体过程。应当注意的是，此常见的实施方案不可作为理解本申请所声称所要解决技术问题的必要性特征认定的依据，其仅仅是示范而已。

本申请的冲击实验过程包括以下步骤：

S1：在冲击组件30中固定力学试验件，调整到预定高度；

S2：安装落槌31；

S3：启动环境组件20，实现在不同温度、湿度、压强、气液环境、电磁场、力场等环境改变；

S4：操作图2所示的气动加速组件10，直至预定的压强；

S5：释放压力，弹出落槌31，使落槌31冲击力学待测件；

S6：监测组件40感知力学件的形变并传输到后控制组件50，解析并获得数据

S7：复位环境组件20，器材复位。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。