[实用新型]数字化疲劳冲击试验仪器

说明书

本实用新型公开了一种数字化疲劳冲击试验仪器，包括导轨、导轨支撑架、试件夹具、冲击锤头、遮光板、加速度传感器、力传感器、光电传感器、气缸控制阀、气缸、电磁铁、行程开关和计算机。当冲击锤头从高处沿直线导轨下降冲击实验试件时，数据采集卡记录冲击过程的实验数据，在气缸和电磁铁作用下，冲击锤头能升起到设定位置准备下一次冲击。该仪器不但能完成冲击次数可控、冲击过程传感器数据可采集，还能获得每次冲击过程中的冲击接触力、冲击能量、冲击时间、加速度、位移、速度所涉及到物理量之间的变化关系，实现疲劳冲击过程的自动化、连续化和全数字化，对材料抗冲击过程精确模拟、设计和破坏机理探索具有非常重要的意义。

技术领域

本实用新型属于振动与冲击领域，具体涉及一种数字化疲劳冲击试验仪器。

背景技术

在实际生活中会经常碰到一些冲击现象，如天上的鸟群与飞行器，地上高速运行的车辆与障碍物，水面上的轮船与暗礁等等。大部分设备或零部件在受到冲击后会有不同的表现，有的造成重大安全事故，损失惨重；有的则伤及皮毛，损失轻微。出现这样结果的原因除了与冲击碰撞的具体环境有关外，就与设备或零部件的设计结构有关，如何设计零部件的结构让设备或零部件冲击后的损失降低到最低呢？在建立相关的设计理论与设计方法之前，工程技术人员必须做大量的试验，探索冲击损伤的破坏机理，研究冲击力学性能随几何参数的变化规律。目前经典的冲击试验仪器包括落锤冲击试验仪器、摆锤冲击试验仪器和气压弹射式冲击试验机，前两者都是利用高处的冲击锤头具有一定的势能，让其自由落下或绕转轴落下，将高处的势能转化为冲击锤的动能，对工件实施冲击。而气压弹射式冲击试验机主要依靠气压机构提供的机械能转化为动能来实现冲击的，这些仪器的共同特点是只能粗略地获得单次冲击过程的实验数据，如要真实精确地了解冲击过程，建立相关抗冲击的设计理论与设计方法，研究结构的损伤机理，就必须要有一种更能精准描述疲劳冲击过程的实验仪器。

实用新型内容

为了解决上述问题，本申请设计了数字化疲劳冲击试验仪，并使整个冲击过程数据采集实现自动化、连续化，冲击过程描述数字化，而且考虑了空气摩擦等因素对冲击锤头的阻碍作用。当冲击锤头从高处沿直线导轨向下冲击试验试件时，冲击锤头能在电磁铁、行程开关、带磁性开关的气缸、可编程序控制器(PLC)、数据采集卡和计算机的共同作用下，实现冲击次数可控、冲击过程传感器数据可采集，并能获得冲击过程中每次冲击接触力、冲击能量、时间、位移、速度、加速度和冲击惯性力所涉及到物理量之间的变化关系，实现疲劳冲击过程的全数字化描述。

为了实现上述功能目标，本实用新型采用的技术方案如下：

数字化疲劳冲击试验仪器，包括竖直设置的导轨，在所述的导轨上设有沿其上下移动的冲击锤头，在所述的冲击锤头的上方设有用于实现冲击锤头自动上下运动的驱动装置，在冲击锤头的下方设有用于夹紧实验试件的固定夹紧装置；在冲击锤头上下运动的路径上设有数据采集开始开关和两个光电传感器，在所述的冲击锤头上设有加速度传感器和力传感器；所述的加速度传感器、力传感器、光电传感器与数据采集卡相连，所述的数据采集卡采集的数据发送给数据处理装置，所述的驱动装置由控制系统控制，所述的控制系统能够完成试件的冲击次数可控，并通过各个传感器实时获取每次冲击过程的物理参数，对试件实现全自动、多次连续冲击，完成疲劳冲击过程的全数字化描述。

进一步的，所述驱动装置包括带磁性开关的气缸，所述气缸的活塞杆底部设有用于吸附冲击锤头的电磁铁，靠该气缸杆伸缩带动电磁铁和冲击锤头往复上下沿着直线导轨运动；电磁铁把冲击锤头提升到设定高度，气缸活塞触发上位磁性开关发讯(装在气缸的上部)，电磁铁断电释放冲击锤头。

进一步的，所述磁性开关包括上位磁性开关和下位磁性开关，所述的上位磁性开关和下位磁性开关被触发后，气缸控制阀换向；