基于高速拉伸试验机的零部件冲击试验装置及试验方法
【专利说明】基于高速拉伸试验机的零部件冲击试验装置及试验方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及汽车零部件碰撞冲击力学性能测试技术领域，具体涉及一种基于高速拉伸试验机的零部件冲击试验装置及试验方法。
[0003]
【背景技术】
[0004]汽车碰撞安全性能开发需要在零部件尺度开展结构碰撞冲击测试，以验证零部件设计方案在动态载荷条件下的力学响应和能量吸收的合理性。针对碰撞冲击工况下的汽车零部件力学性能测试，目前主要常用两类设备:基于自由跌落原理的锤头冲击试验台和模拟汽车正面减速碰撞的试验滑车。锤头冲击试验台的能量输入取决于锤头的质量和净跌落高度，具有操作方便，结构紧凑，成本低等优点，比较适合汽车非金属零部件和金属零部件的中等能量冲击跌落测试，缺点是测试输入能量受限，冲击速度不高(一般15m/s以下)，测量精度不高，试验操作空间小;试验滑车的能量输入主要来源于滑车质量和试验速度，适合做汽车零部件及系统总成的大能量碰撞冲击测试，具有输入能量大、冲击速度高、试验操作空间大等优点，但操作复杂，单次试验准备时间长，试验成本高，设备维护复杂。
[0005]中国专利文献(公开日:2015.04.29，公开号:104568364A)公开了一种多功能锤头试验台。该试验台可以实现多种材料的跌落冲击试验，主要应用于金属及部分非金属材料，但所使用的钢丝导轨摩擦较大，锤头形状单一，结构相对复杂，测试精度不高，成本较高。
[0006]中国专利文献(公开日:2013.04.24，公开号:103063397A)公开了一种碰撞试验滑车。该试验滑车可以实现对汽车零部件的碰撞测试，但其结构复杂，设备维护和使用成本较高，单次试验准备时间长，不利于阶段性的快速重复试验。
[0007]传统的液压伺服高速拉伸试验机主要用于工程材料的高速拉伸、压缩、剪切等力学性能测试，具有结构紧凑，液压储能高，冲击速度高(最高速度20m/s以上)等优点，不足是该设备主要用于材料的高速拉伸测试，无法直接应用在材料和零部件的高速压缩冲击测试。这主要是因为材料高速拉伸试验中，试样拉伸变形通过加载杆对液压缸活塞产生的拉力主要沿缸内轴向。而在零部件冲击压缩试验中，结构样件在碰撞载荷下发生复杂的塑性大变形或断裂行为，容易导致活塞偏载，造成设备损坏。
[0008]
【发明内容】
[0009]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的问题，提供一种基于高速拉伸试验机的零部件冲击试验装置。
[0010]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种基于高速拉伸试验机的零部件冲击试验装置，包括液压伺服高速拉伸试验机，所述液压伺服高速拉伸试验机包括机架、设置在所述机架顶部的液压缸、设置在所述机架下部的工作台面，所述试验装置还包括可拆卸地设置在所述工作台面上用于放置零部件的固定座、与所述液压缸的活塞杆通过连接杆相连接并用于对所述零部件产生冲击作用的锤头、用于测量所述零部件承受的冲击载荷的载荷测量装置、用于测量所述零部件在冲击载荷作用下产生的位移量的位移测量装置。
[0011]优选地，所述载荷测量装置采用贴片式力传感器，所述载荷测量装置设置在所述连接杆与所述锤头之间。
[0012]优选地，所述位移测量装置采用非接触的方式获得所述零部件在冲击载荷作用下的位移量。
[0013]进一步地，所述位移测量装置包括设置在所述液压伺服高速拉伸试验机一侧的用于对试验过程进行录像的高速摄像机。
[0014]优选地，所述试验装置还包括对所述试验装置进行保护的卸载保护装置，所述卸载保护装置设置在所述活塞杆与所述连接杆之间。
[0015]优选地，所述试验装置还包括在试验过程中用于给所述锤头提供导向作用并对所述活塞杆起防偏载保护作用的导向装置，所述导向装置包括固定设置在所述工作台面上的导轨，所述导轨沿竖直方向延伸，所述锤头通过连接件能够沿所述导轨的延伸方向滑动地设置在所述导轨上。
[0016]优选地，所述固定座有两个，两个所述固定座对称设置在所述锤头的相对两侧。
[0017]优选地，所述固定座包括底板和固定设置在所述底板上用于支撑零部件的支撑件，所述底板至少设有一个。
[0018]优选地，所述零部件的长度延伸方向与所述工作台面的长度延伸方向倾斜相交。
[0019]本发明的另一目的是提供一种基于高速拉伸试验机的零部件冲击试验方法，采用上述任意一项所述的试验装置进行测试，所述试验方法为:
(1)所述零部件安放在所述固定座上，控制所述液压伺服高速拉伸试验机的手柄，以此调节所述液压伺服高速拉伸试验机的横梁位置，使得所述锤头底部边缘靠近所述零部件顶部边缘，二者之间的间隙控制在1.5-2.5mm;
(2)设置所述液压伺服高速拉伸试验机的试验程序，准备开始试验；
(3)所述液压缸工作，驱动所述活塞杆向下运动，带动所述锤头高速向下运动，完成对所述零部件的加载；
(4)所述试验装置还包括卸载保护装置，试验过程中，一部分冲击能量被所述零部件吸收;同时，所述卸载保护装置起作用，吸收剩余冲击能量，对所述试验装置起到保护作用；
(5)在步骤(3)进行的过程中通过所述载荷测量装置测量所述零部件承受的冲击载荷信号，经后期数据处理得出载荷结果；
(6)在步骤(3)进行的过程中通过所述位移测量装置测量零部件在冲击载荷作用下产生的位移的信号，经后期数据处理得出位移结果；
(7)对步骤(5)和步骤(6)中数据进行处理，得出最终试验结果。
[0020]由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点:本发明的基于高速拉伸试验机的零部件冲击试验装置结构简单，基于现有技术中的高速拉伸试验机，通过测试零部件在高速冲击载荷下的载荷和位移量，实现汽车零部件在高速冲击载荷作用下的力学性能测试，具有结构紧凑、冲击速度高、测试精度高、测试结果可靠、安全性能高、稳定性好、占用空间小、试验成本较低的优点。
[0021]
【附图说明】
[0022]附图1为本发明的基于高速拉伸试验机的零部件冲击试验装置的示意图；
附图2为本发明的基于高速拉伸试验机的零部件冲击试验装置的后视图；
附图3为附图1中A处局部放大图。
[0023]其中:1、液压伺服高速拉伸试验机；11、机架；12、液压缸；13、工作台面；14、活塞杆;2、固定座;21、底板;22、支撑件;3、连接杆;4、锤头;5、载荷测量装置;6、位移测量装置；
7、卸载保护装置;8、导向装置;81、导轨;82、连接件;9、数据采集器;100、零部件。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和具体实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
[0025]参见图1?图3所示，该发明的基于高速拉伸试验机的零部件冲击试验装置包括液压伺服高速拉伸试验机I，液压伺服高速拉伸试验机I采用现有技术中的结构，该液压伺服高速拉伸试验机I包括机架U、设置在机架11顶部的液压缸12和设置在机架11下部的工作台面13，本发明中的试验装置还包括设置在工作台面13上的用于放置零部件100的固定座
2、位于液压缸12的活塞杆14的下方并与活塞杆14通过连接杆3连接的锤头4、用于测试零部件100在试验过程中承受的冲击载荷值的载荷测量装置5、用于测试零部件100在试验过程中在冲击载荷的作用下产生的位移量的位移测量装置6，试验时，零部件100放置在固定座2上，锤头4位于零部件100的上方，且锤头4的底部边缘靠近零部件100的顶部边缘，二者之间的间隙控制在1.5?2.5mm，以对零部件100施加向下的冲击载荷。
[0026]固定座2有两个，两个固定座2对称设置在锤头4的两侧，两个固定座2之间的间距根据具体试验时零部件100的长度及试验要求来进行调节。每个固定座2均包括底板21和设置在底板21上的支撑件22，底板21至少设有一个，底板21的数量也可根据具体试验时的要求进行添加，通过调节底板21的数量从而可调节固定座2的高度以适应于不同的零部件100的冲击试验。固定座2可拆卸地设置在工作台面13上，以便于调节固定座2的位置从而适应于不同的零部件100的冲击试验，具体的，在工作台面13上设有多个T型槽，紧固件穿设在该T型槽中，通过紧固件将固定座2与工作台面13连接在一起。
[0027]当测试的零部件100的长度相对工作台面13的长度较长时，可使零部件100放置在工作台面13上后其长度延伸方向与工作台面13的长度延伸方向倾斜相交，此时，固定座2在工作台面13上也与工作台面13的长度延伸方向倾斜相交。
[0028]本实施例中，载荷测量装置5采用贴片式