[发明专利]一种用于墙板抗冲击性能测试的实验装置及测试方法

权利要求书

1.一种用于墙板抗冲击性能测试的实验装置，其特征在于：包括支撑架、置物台、发射机构和调节机构，所述调节机构安装于支撑架的上端，所述置物台安装于支撑架的下端，所述发射机构放置于调节机构内，所述调节机构包括第一调节杆、空心导向柱和第二调节杆，所述第一调节杆通过空心导向柱与第二调节杆连接，所述发射机构安装于空心导向柱内，所述发射机构与置物台相对应。

2.根据权利要求1所述的一种用于墙板抗冲击性能测试的实验装置，其特征在于：所述发射机构包括磁力固定座、钢球和激光发射器，所述激光发射器安装于空心导向柱，所述磁力固定座的两端分别与空心导向柱的内壁连接，所述钢球放置于磁力固定座。

3.根据权利要求1所述的一种用于墙板抗冲击性能测试的实验装置，其特征在于：所述第一调节杆和第二调节杆均设有调节块，所述调节块位于支撑架的连接杆的外端。

4.根据权利要求1所述的一种用于墙板抗冲击性能测试的实验装置，其特征在于：所述支撑架包括四根支撑柱，相邻的支撑柱之间通过连接杆连接，所述第一调节杆和第二调节杆分别安装于相对应的连接杆的上端，且所述第一调节杆和第二调节杆均通过连接杆与支撑柱连接，所述置物台的外角与四根支撑柱连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于墙板抗冲击性能测试的实验装置，其特征在于：所述第一调节杆和第二调节杆均为螺纹杆，所述调节块与螺纹杆螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于墙板抗冲击性能测试的实验装置，其特征在于：所述第一调节杆或第二调节杆与空心导向柱之间设有弧形的把手，所述把手的内侧设有橡胶垫。

7.根据权利要求4所述的一种用于墙板抗冲击性能测试的实验装置，其特征在于：所述支撑柱的柱身设有刻度标尺。

8.根据权利要求1所述的一种用于墙板抗冲击性能测试的实验装置，其特征在于：还包括检测机构，所述检测机构包括摄像机和图像处理器，所述摄像机位于置物台的侧边，所述摄像机与图像处理器连接。

9.一种基于权利要求1～8中任意一项所述的一种用于墙板抗冲击性能测试的实验装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将待测试的试样放置于置物台的上端，采用激光发射器对试样的测试点进行定位；

S2、控制磁力固定座瞬间释放钢球，采用摄像机记录钢球下落的过程和试样破坏的状态，采用图像处理器分析钢球接触试样时的速度和试样冲击点的裂纹情况，观察待测试样在N0帧时接触试样，观察待测试样在N1帧开始与试样脱离；

S3、采用能量守恒公式计算试样的冲击能量值和吸收的能量值，所述试样冲击的能量值表达为：此为式(1)；所述试样吸收的能量值表达为：此为式(2)；

式中，E_s为试样最初受到的冲击能量值，E_a为试样在受到冲击后塑性变形所吸收的能量值，m为钢球的质量，V₀为钢球与接触试样表面时的速度，V₁为钢球在试样上弹起时的速度。

10.根据权利要求9所述的一种用于墙板抗冲击性能的测试方法，其特征在于：在步骤S3中，(1)当试样表面未造成塑性变形时，采用平均冲击力F为墙板抗冲击性能的评价标准，所述平均冲击力公式表达为：此为式(3)；

(2)当试样采用复合墙板时，且试样表面冲击破坏造成塑性变形，采用吸能比例ρ为墙板抗冲击性能的评价标准，所述吸能比例公式表达为：ρ＝E_a/E_s，此为式(4)；

(3)当试样采用单一墙板时，且试样表面的冲击破坏造成塑性变形，以裂纹扩展能量释放率E_k为墙板抗冲击性能的评价标准，所述能量释放率公式表达为此为式(5)；

式中，F为平均冲击力，t为N0至N1钢球冲击试样之间的接触时间，ρ为吸能比例，E_k为裂纹扩展能量释放率，ak为墙板面板材料的冲击韧性，S为试样表面冲击点凹陷面积，L为试样的裂纹总长度。