本发明涉及压力脉动疲劳试验技术领域，具体涉及一种列车车门的压力脉动疲劳试验装置，尤其适用于承受气动载荷产生表面压力脉动的高铁、地铁、汽车等车门疲劳试验。
背景技术：
随着国家高铁的快速发展，列车运行速度越来越快，其安全性和舒适性要求也越来越高。相对于低速运行的列车来说，高速列车在隧道通过、明线交会以及隧道交会等复杂工况下产生的气动载荷对列车的运行安全性以及旅客乘坐舒适性存在较大的影响，尤其是属于列车车体强度薄弱区的车门。
车门是列车的重要组成部分，不但具有上下旅客的作用，还具有隔音、隔热以及密封等功能以保证车厢内部的乘坐舒适性。在列车高速运行时，车门的密封性使得车门内外两侧会在气动载荷作用下产生一个压力差，进而使得车门发生变形。由于车门为多层材料胶粘而成，并且其上方设有观察用的玻璃窗，因此难以通过理论计算或数学仿真等手段进行较为准确的车门疲劳特性分析。只有通过模拟实际的压差环境的压力脉动疲劳试验，才能考核车门的疲劳性能。
目前，国内外进行车体材料疲劳试验一般采用实际线路试验的方式，即列车行驶在一条或某几条有代表性的线路上，将相关传感器安装在关键部位，实时测量车体的外部载荷及其自身响应。但是，这种方法具有费时、费力、成本高、测试数据的重复性差等缺点。此外，这样的实际路试方法也会占用宝贵的铁路运输资源，影响图定列车的正常行驶。
车门在气动载荷环境下的压力脉动疲劳试验的技术难点主要在于：第一，车门面积较大，且表面不平整；第二，气动载荷为均匀分布载荷；第三，压力脉动变化频率为确定值(一般小于2hz)；第四，压力脉动循环次数多(一般为 一百万次以上)。
技术实现要素：
本发明提供一种列车车门的压力脉动疲劳试验装置，能够解决上述四个技术问题，充分满足试验要求，同时具有效率高、能耗低、成本低、测试数据重复性好等优点。
本发明的技术方案为：
一种列车车门的压力脉动疲劳试验装置，包括试验回路、控制组件和测量组件；
其中，试验回路包括安装工装和管路，控制组件包括第一电磁阀、第一气动阀、第二气动阀、第二电磁阀、气源、plc控制器和风机；
试验回路中，安装工装与试验件组装，形成密封的试验空间；安装工装上设有两个通孔，所述两个通孔分别与管路相连，管路被分为两个支路；
控制组件中，第一气动阀和第二气动阀分别设置在管路的两个支路上，第一气动阀和第二气动阀分别与气源相连，第一气动阀和第二气动阀分别与第一电磁阀和第二电磁阀相连，第一电磁阀和第二电磁阀分别与plc控制器相连；根据试验要求，风机安装在管路的任意一端或者两端；
测量组件设置在安装工装和试验件上。
所述测量组件包括百分表、数据采集仪、应变片和压力传感器，百分表和应变片设置在试验件的外侧，压力传感器安装在安装工装上，其中，应变片和压力传感器分别与数据采集仪相连。
所述控制组件还包括截止阀，所述截止阀安装在管路的任意一个支路上。
所述安装工装上的两个通孔设置于安装工装与试验件连接端面相对面的中部靠近左右边缘的位置上，两个通孔位于同一水平线。
所述管路选用外径100mm的pvc管。
所述气源为储气罐或空压机。
本发明的有益效果为：
本发明可实现实验室内模拟气动载荷形成的多种压差环境，主要可以分为三种情况，即负压、正压以及零均值正负压循环。在试验件面积较大，且表面不平整的情况下，能够实现对试验件施加均匀的分布载荷，能够根据实际情况调节压力差值和试验频率，满足多次压力脉动循环的要求。本发明同时具有成本低、能耗低、易于组装、测试数据重复性好以及可扩展性好等特点，完全满足运输工具因高速行驶对车门、车窗等部件产生的压力脉动疲劳试验要求。
附图说明
图1为试验装置系统示意图。
其中，1-车门，2-百分表，3-数据采集仪，4-应变片，5-安装工装，6-压力传感器，7-截止阀，8-第一电磁阀，9-第一气动阀，10-第二气动阀，11-第二电磁阀，12-气源，13-plc控制器，14-风机，15-管路，箭头所指方向为气流方向。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
本发明是一种列车车门的压力脉动疲劳试验装置，用于在列车车门的一侧产生正压或者负压或者零均值正负压的压力脉动，并同时测量压力脉动值及车门与车窗的位移和应变。
如图1所示，试验件为车门1，本发明所述试验装置包括：试验回路，控制组件和测量组件；其中，试验回路包括安装工装5和管路15，控制组件包括截止阀7、第一电磁阀8、第一气动阀9、第二气动阀10、第二电磁阀11、气源12、plc控制器13和风机14，测量组件包括百分表2、数据采集仪3、应变片4和压力传感器6。图1中，箭头所指方向为气流方向。
试验回路中的安装工装5与车门1组装后，形成的密封空腔为试验空间；通过改变该试验空间内的气压，来模拟车门1在运行过程中可能遇到的不同气 压状态，满足车门1的压力脉动疲劳试验要求。安装工装5与试验件连接端面相对面的中部靠近左右边缘的位置各设有一个通孔，两个通孔位于同一水平线上，两个通孔分别与管路15相连，管路15被分为两个支路，即图1中所示支路a和支路b；管路15选用外径100mm的pvc管；气体能够在管路15、安装工装5与车门1组成的密封回路中进行流动。
控制组件中的截止阀7安装在管路15的任意一个支路上，根据试验要求进行设置，确保气流在试验回路中单向流通。在管路15的支路a和支路b上分别设置有第一气动阀9和第二气动阀10，第一气动阀9和第二气动阀10同时与气源12相连，气源12为储气罐或空压机，用于给第一气动阀9和第二气动阀10提供动力；第一气动阀9和第二气动阀10分别与第一电磁阀8和第二电磁阀11相连，第一电磁阀8和第二电磁阀11同时与plc控制器13相连，plc控制器13直接控制第一电磁阀8和第二电磁阀11，进而控制第一气动阀9和第二气动阀10的开关和时间间隔。风机14安装在管路15的a端或者b端，能够设置为抽风或者吹风模式，能够设定不同的转速从而产生不同速度的气流。控制组件通过合理的设定，能够实现给定频率和给定压力值的压力脉动疲劳试验：频率通过plc控制器13调节第一电磁阀8和第二电磁阀11的开闭时间来控制，压力值通过调节风机14的转速来控制。
测量组件中的百分表2和应变片4设置在车门1的外侧(相对于试验空间)，能够实现对车门位移及应变的实时测量；压力传感器6安装在安装工装5上，能够实现对车门1和安装工装5组成的试验空间内压力的实时测量；其中，应变片4和压力传感器6分别与数据采集仪3相连，能够对测量数据进行显示和储存。
下面给出一组实施例，对如何实现负压、正压及零均值正负压的压差环境进行具体说明。
第一，负压环境：
风机14安装在管路15的a端，设置为抽风模式；当第一气动阀9开通而第二气动阀10关闭时，车门1与安装工装5组成的试验空间内处于负压状态；当第一气动阀9关闭而第二气动阀10开通时，车门1与安装工装5组成的试验空间内处于标准大气压状态；依次循环往复。
第二，正压环境：
风机14安装在管路15的b端，设置为吹风模式；当第二气动阀10开通而第一气动阀9关闭时，车门1与安装工装5组成的试验空间内处于正压状态；当第二气动阀10关闭而第一气动阀9开通时，车门1与安装工装5组成的试验空间内处于标准大气压状态；依次循环往复。
第三，零均值正负压环境：
两台风机14分别安装在管路15的a端和b端，分别设置为抽风模式和吹风模式；当第二气动阀10开通而第一气动阀9关闭时，车门1与安装工装5组成的试验空间内处于正压状态；当第一气动阀9开通而第二气动阀10关闭时，车门1与安装工装5组成的试验空间内处于负压状态；依次循环往复。
本发明所述试验装置的安装试验步骤为：
步骤一，将车门1固定在安装工装5上，形成密闭的试验空间；
步骤二，将管路15与第一气动阀9、第二气动阀10、截止阀7以及安装工装5进行连接，组成试验回路；
步骤三，根据试验空间内负压或正压的要求，将风机14安装在管路15的a端或b端；
步骤四，将第一电磁阀8、第一气动阀9、气源12、第二气动阀10、第二电磁阀11依次通过软管相连，将plc控制器13分别与第一电磁阀8和第二电磁阀11通过导线相连，组成控制组件；
步骤五，安装百分表2、应变片4和压力传感器6，并将应变片4和压力传感器6与数据采集仪3相连，组成测量组件；
步骤六，根据压力值及频率等试验要求，对风机14的转速以及第一电磁阀8和第二电磁阀11的开闭时间进行调节；
步骤七，对风机14、控制组件、测量组件进行通电，压力脉动疲劳试验开始；
步骤八，试验过程中，第一气动阀9和第二气动阀10交替闭合，从而使得试验空间出现给定的压差环境。
上面对本发明的实施例作了详细说明，上述实施方式仅为本发明的最优实施例，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。