[发明专利]一种非单一冲击位置点的落锤式冲击夹具设计与制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属、非金属和复合材料冲击性能测试与评价领域，尤其涉及一种冲击位置点可调整的落锤式冲击试验机板状试件夹具的设计与制造。

背景技术

层合板结构复合材料具有轻质高强、耐疲劳和可设计性好等独特优点，在航空、航天、交通运输、建筑等领域获得广泛应用。但是，层合板结构复合材料也有限制其发展的致命缺点，即在低能量冲击作用下，层合板结构复合材料的内部或外部会出现基体开裂、纤维断裂以及片层间分层等问题。特别是在多次往复冲击条件下，这些损伤累积会大大降低层合板结构复合材料的冲击后压缩性能，严重影响复合材料的服役安全性能。因此，测试表征复合材料的冲击损伤性能对复合材料结构设计、制备以及应用是非常必要的。在现有的复合材料冲击试验方法中，落锤式冲击试验以其较高的冲击速度，较大的冲击能量以及较高的测试精度而受到广泛地应用。

但目前国内外生产的落锤式冲击试验机普遍采用固定式单点冲击夹具，该夹具对于试验的冲击位置点设定过于单一化和理想化，采用该夹具仅能实现矩形板状试件几何中心位置点的冲击测试，其他位置区域的冲击点无法实现。在材料服役过程中，通常所受的冲击载荷是随机性多点的反复冲击，由于冲击位置点固定于试验件几何中心，目前落锤式冲击试验机无法实现实际服役条件下材料某一区域或范围内的冲击性能测试与评价。

发明内容

针对现有冲击试验夹具冲击点位置不可调整的问题，本发明提供了一种冲击点可调整的落锤式冲击试验机板状试验夹具。本发明可通过操作夹具来调整落锤冲击试验机冲头在板状试件上冲击点的位置，并且可以达到快速精准定位冲击位置点，完成对板状试件进行反复冲击，测试及表征材料性能的目的。另外还能在一块板状试件上对多个点(本发明可以准确定位9点)进行反复冲击，实现对实际服役条件下材料某一区域或范围内的冲击性能测试与评价。

具体技术方案为：一种冲击位置点可调整的落锤式冲击试验机板状试件夹具包括压紧模块、横向移动模块、纵向移动模块、支撑底座和定位挡板。横向移动模块、纵向移动模块和支撑底座上层板的中心设有竖向贯穿的矩形通孔；压紧模块设有放置冲击试验板件的矩形卡槽和四个铰接夹；横向移动模块一侧安装滚动丝杠传动装置，另一侧安装圆柱导杆装置，下端面安装三组导轨，一、三组导轨用于导向和双侧定位，第二组导轨用于导向和支撑，前后端面中心设置定位销孔，在靠近滚动丝杠传动装置一侧的端面设置两个止退销孔；纵向移动模块置于横向移动模块下方，一侧安装滚动丝杠传动装置，另一侧安装圆柱导杆装置，上端面设置两条横向导轨槽，下端面安装三组导轨，一、三组导轨用于导向和双侧定位，第二组导轨用于导向和支撑，左右端面中心设置定位销孔，在靠近滚动丝杠传动装置一侧的端面设置两个止退销孔；支撑底座上层板的上端面设有两条纵向导轨槽，下层板设有四个沉头孔，上下层板由四个立柱连接支撑；定位挡板设置于支撑底座上层板四周，表面设置固定和支撑滚动丝杠、圆柱导杆和弹簧锁紧销的通孔。

横向移动模块和纵向移动模块采用偏轴滚动丝杠传动装置进行双向位移调整。

夹紧模块采用四个手动铰接夹或者气动铰接夹实现对试验件的夹紧功能。铰接夹夹头可以采用弹簧夹头，配合压力传感器，实现铰接夹预锁紧力的调整和表征。

左右定位挡板中心和纵向移动模块前后安装弹簧锁紧柱销或锥销，与设置在横向移动模快前后端面销孔和纵向移动模块左右端面的定位销孔配合实现中心定位；与靠近滚动丝杠传动装置一侧的端面设置的两个止退销孔配合有效防止定位后滚动丝杠倒退。

纵向移动模块上端面设置的轨道槽是长度一定的横向滑槽，与横向移动模块下端面安装的导轨配合实现横向双侧定位。

支撑底座上层板上端面设置的轨道槽是长度一定的纵向滑槽，与纵向移动模块下端面安装的导轨配合实现纵向双侧定位。

本发明可通过横向移动模块和纵向移动模块之间相对位置的调整精准定位试验板件的九个不同冲击位置点。开始落锤式冲击试验时，首先要利用安装在左右定位挡板和纵向移动模块前后两侧的弹簧锁紧销进行零点定位操作，根据设置于左右定位挡板上端面标注的刻度进行纵向辅助定位操作，根据纵向移动模块上端面四周标注的刻度进行横向辅助定位操作。然后根据试验设计，手动操作摇杆转动滚动丝杠传动装置移动横向移动模块和纵向移动模块，利用双侧限位的横向导轨槽和纵向导轨槽以及弹簧锁紧销完成冲击位置点的准确定位。若试验要求进行多点反复冲击试验，可利用上述步骤完成所设计冲击位置点的定位操作。每次冲击完成后，根据标注的刻度线辅助观察并调整各移动模块位置，保证冲击位置点与所设计的冲击位置点一致。

附图说明