[实用新型]一种冲击动力实验装置

说明书

本实用新型提供了一种冲击动力实验装置，其包括呈门字形结构的桁架和导轨，桁架底部与地面固定连接，桁架与地面相互垂直；导轨设置在桁架内，导轨固定于反力墙墙面上；桁架顶部设置有第一起重升降机，第一起重升降机上连接有冲击板；导轨上设置有带有应变片的入射板和透射板，入射板和透射板之间放置被测试件，透射板底部通过阻尼器与地面接触；多个应变片均与动态应变测试仪连接；冲击板自由落体后，与入射板顶面接触。冲击动力实验装置充分利用实验室已有条件，可对大型的土木构件进行动力测试教学，节约教学成本，培养学生的科研兴趣，拓宽学生的学术视野。

技术领域

本实用新型涉及实验力学研究技术领域，特别涉及一种冲击动力实验装置。

背景技术

现有技术中，对材料尺度的力学性能测试一般采用动力学测试专用设备 SHPB动态加载系统，因其功能强大、测试精度高，导致其价格高昂，难以单纯为了在本科教学中开展新的实验项目去购置，而且，SHPB动态测试系统也并不适用于尺寸相对较大的土木构件的动力测试教学。

实用新型内容

针对现有技术中的上述问题，本实用新型提供了一种冲击动力实验装置，解决现有SHPB动态加载系统价格昂贵，不适宜用于动力测试教学实验的问题。

为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案如下：

提供一种冲击动力实验装置，包括呈门字形结构的桁架和导轨，桁架底部与地面固定连接，桁架与地面相互垂直；导轨设置在桁架内，导轨固定于反力墙墙面上；

桁架顶部设置有第一起重升降机，第一起重升降机上连接有冲击板；导轨上设置有带有应变片的入射板和透射板，入射板和透射板之间放置被测试件，透射板底部与地面接触；多个应变片均与动态应变测试仪连接；冲击板设置于入射板上方，冲击板自由落体后，与入射板顶面接触。

在对被测试件进行冲击动力实验时，首先将被测试件放置在入射板和透射板之间，然后第一起重升降机带动冲击板上升，在上升至指定高度后，让冲击板与第一起重升降机脱离，冲击板做自由落体运动掉落在入射板顶面；入射板和透射板中的应变片分别采集应力波信息，并将应力波信息传递给动态应变测试仪，以实时获取装置入射板、透射板的应力波波形，进而通过动力学的相关方程推导获得动态载荷作用下材料和构件的动态应力-应变关系，测试得到峰值动态强度等。

进一步地，为了方便实验人员直观了解冲击板的下落速度，入射板顶部设置有红外线测速仪，红外线测速仪与桁架固定连接。

进一步地，为了方便实验人员直观了解冲击板与入射板之间的高度，所述入射板上设置有用于测量冲击板底面与入射板顶面之间的距离的红外线测距仪。

优选地，为了方便实验人员直观了解到被测试件在进行冲击动力实验中的裂纹扩展过程，桁架上设置有用于观察被测试件裂纹扩展的摄像装置，摄像装置包括高速摄像机和照明灯。

进一步地，入射板顶面设置有波形整形器，波形整形器为厚度与入射板厚度一致的紫铜板；波形整形器的作用为对冲击板冲击过程中产生的入射应力波进行调节，经过调研证明紫铜材料能够很好地延长入射波的上升沿，有利于更好地观察到理想中的实验效果。透射板底部与地面之间设置有阻尼器，阻尼器为厚度为5cm的钢板。

进一步地，为了使冲击板在冲击过程中，冲击板准确与入射板顶部接触，冲击动力实验装置还包括滑动装置，导轨为两根竖直设置的导柱；滑动装置包括两块分别与两根导柱滑动连接的第一滑块，冲击板两侧分别与两块第一滑块螺纹连接，冲击板顶部与第一起重升降机连接。

进一步地，冲击板的材料为不锈钢，第一起重升降机上设置有电磁吸盘，冲击板通过所述电磁吸盘与第一起重升降机连接。电磁吸盘的设置，便于冲击板的吸附与释放。

进一步地，两根导柱上还设置有两块第二滑块，两块第二滑块之间设置有夹具，夹具与两块第二滑块固定连接，夹具中部设置安装通孔；入射板穿过安装通孔并通过螺栓与夹具固定，夹具上设置有吊环螺丝；