一种主动控制载荷波形发生系统的制作方法

本发明属于冲击试验技术领域，特别涉及一种主动控制载荷波形发生系统。

背景技术：

冲击加速度波形模拟是冲击试验的关键技术，常见的有减速度试验和加速度试验两种产生冲击波形的方法。

加速度试验一般为闭环控制，以力为控制对象，加载系统向试验台施加冲击力，而刹车系统向试验台施加反向力，两个冲击力的合力决定了冲击的幅值和脉宽。此类试验需要预先标定好加载系统，要求同样控制条件下加载系统产生的载荷重复性尽可能好。同时需要根据被试验件的重量和惯量，设计模拟件，试验前将模拟件安装在试验台上，用于模拟真实的被试件，用于调试刹车系统的控制参数。常见的刹车系统为摩擦式刹车片，决定刹车力的为作用在摩擦片上法向夹紧力和夹紧块与摩擦片之间的摩擦系数，一般认为摩擦系数不可调，但随着磨损程度的增加可能变化。调试试验中通过改变法向夹紧力来改变作用在试验台上的波形，由于夹紧力一般由液压系统提供，通过控制流量和压力实现载荷的控制，由于阀特性的限制，所以无法做到闭环控制，在进行某些复杂模型的冲击试验时，需要大量的时间进行波形调试，且波形调试的效果有时也不是特别理想。

减速度试验同样为开环控制，在加速系统的作用下，试验台被加速度到预定的速度，然后撞击波形发生系统，波形发生系统向试验台 作用减速阻尼力，从而产生要求的波形。用于减速度试验的波形发生系统有很多类型，主要分为可重复使用的波形发生系统和不可重复使用的波形发生系统。

在需要较大冲击行程的冲击试验中，可重复使用的波形发生系统多以液压油、水等为介质，基于小孔节流原理，通过压缩不可压缩流体通过阻尼孔产生阻尼力产生减速载荷，由于不同波形要求的阻尼孔组合形式不同，往往需要耗费大量的时间进行调试。

不可重复使用的波形发生系统类型很多，多基于控制特定结构的能量吸收过程来控制波形，可使用各种可压溃的金属、非金属管件或结构件，这类型波形发生系统的输出特性与结构和材料性能密切相关，因此各批次的性能往往不同。同时不同的波形需要设计不同的结构，灵活性较差。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题：提供一种能够精准控制载荷波形发生，应用广发的载荷波形发生系统。

本发明的技术方案：所述的系统包括活塞装置、数据采集器、控制器和磁场发生装置，磁场发生装置安装在活塞装置上，活塞装置以磁流变液为介质，控制器内预存有冲击试验理论波形；

数据采集器实时采集试验台的冲击加速度，并将该加速度值传递给控制器，控制器根据预存的冲击试验理论波形，将采集到的实时冲击加速度与目标加速度进行对比，如果采集到的冲击加速度大于目标加速度，则磁场发生装置的电流强度减小；如果采集到的冲击加速度 小于目标加速度，则磁场发生装置的电流强度增大。

作为本技术方案的一种改进，所述的安装在活塞装置上的磁场发生装置为：缠绕在活塞装置活塞7上的线圈6。

作为本技术方案的一种改进，活塞装置在缸体3的外部还套装有外缸体，在缸体3上开有多排阻尼孔4。

作为本技术方案的一种改进，阻尼孔4内开有内螺纹。

本发明的有益效果：该波形发生系统通过调整电流强度以调整活塞附近磁场强度，进而调整磁流变液阻尼从而调整波形，也能够通过调节开口阻尼孔的个数以及布置方式来调节装置的过水面积，从而产生预制的波形。相对于普通波形发生系统，其波形的调节范围更大，波形可调性能更好。该装置实现了对载荷波形的精确控制，应用广泛。

附图说明

图1为：活塞装置示意图；

图2为：本发明的结构示意图；

图3为：活塞结构示意图；

图中，1为冲击头，2为塞杆，3为缸体，4为阻尼孔，5为磁流变液收集器，6为线圈，7为活塞。

具体实施方式

下面结合附图对本技术方案作进一步详细说明。

波形发生系统主体结构为活塞装置，由外缸、活塞、加速度传感器、磁场发生装置、数据采集器、控制器、工业控制计算机、电源、电路组成。

波形发生系统以磁流变液为介质，当活塞驱动磁流变液体流过波形发生系统上预制的阻尼孔时，由于小孔节流，将在活塞上作用反向的冲击阻力。

在冲击试验台上安装加速度传感器，当冲击试验台撞击波形发生系统时，加速度传感器将实时采集试验台上的加速度，并通过数据采集器模数变化后反馈至控制器；

控制器中设定了冲击试验需要达到的理论波形，作为控制目标加速度，将采集到的实时冲击加速度与目标加速度进行对比，根据对比结果由控制器改变作用在磁场发生装置上的电流强度。

并与要求的理论波形进行对比，通过控制系统改变作用在磁流变液体上的磁场强度，增大或减小磁流变液的粘性阻尼系数，从而获得需要的特定阻尼力，进而控制试验台上的冲击波形。

附图1到3所示为主动控制载荷波形发生系统，包括冲击头1、活塞杆2、缸体3、阻尼孔4、磁流变液收集器5、线圈6、活塞7；冲击头与活塞杆2一端相连，活塞杆另一端与活塞7相连，活塞7与缸体3无间隙配合，缸体3内充满磁流变液,在活塞7上缠绕线圈6，线圈从活塞杆2上引出，连入控制系统；在缸体3上开多排阻尼孔4，阻尼孔4上端预制内螺纹，不需要时可有堵头封严，根据波形调节需要确定阻尼孔是否封严、开口。磁流变液收集器5安装于缸体外。