一种柔性结构弹塑性次碰撞实验平台的制作方法

本实用新型涉及一种柔性结构弹塑性次碰撞实验平台，具体地说，涉及一种基于多板式复合隔振台的柔性结构粘、弹塑性次碰撞实验平台，属于碰撞动力学领域。

背景技术：

柔性结构之间的碰撞问题是一类经典的动力学问题，广泛存在于工程领域中。探索碰撞的发生机理，计算柔性体间碰撞引起的动力学响应，对于提高结构系统长期运行的稳定性与可控制性，有效降低碰撞产生的危害，变得愈加重要。Timoshenko在研究刚性球与柔性梁的碰撞动力学时，第一次在理论上证明了次碰撞现象的存在。通常，宏观肉眼看到的一次碰撞很可能包含了多个次碰撞过程。后续研究发现，次碰撞行为对碰撞构件的结构参数、材料模型和动力学特性相当敏感，研究次碰撞的机理及产生条件，掌握次碰撞对结构系统瞬态动力学响应的影响规律，可以有效降低碰撞对结构系统的不利影响，提高结构系统长期运行的安全性和可靠性，延长结构系统的使用寿命，保障相关操作人员的生命安全。目前开展的有限的研究工作，也仅限于次碰撞现象的观测，对次碰撞物理特性的了解仍需提高。

由于次碰撞序列构成了完整的碰撞事件，次碰撞现象的研究，对在真正意义上摸清柔性结构碰撞的物理机制，是十分必要的。现有碰撞实验平台多是对宏观碰撞进行捕捉、分析，针对次碰撞现象的观测、记录平台比较少，要通过实验的手段来对次碰撞进行机理研究，需要一套设计合理、数据采集准确的实验平台。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种柔性结构弹塑性次碰撞实验平台，所述实验平台用于柔性结构碰撞机理研究，用于有效激发和观测柔性结构宏观碰撞中的粘、弹塑性次碰撞现象。

为实现本实用新型的目的，提供以下技术方案。

一种柔性结构弹塑性次碰撞实验平台，所述实验平台包括用于投放实验球的第一实验平台、用于发生碰撞的第二实验平台和用于测量收集碰撞过程中产生的实验数据的测量系统。

其中，第一实验平台包括平板、导向套和支架。平板为水平板状结构，其上设有距离相等且直径相等的通孔；导向套上部外径大于通孔外径，高度大于通孔的深度；导向套的下部外径与通孔直径相匹配，可恰好插入通孔中且高度小于等于通孔的深度，导向套上部和下部内径相同，与实验球直径相匹配，可恰好使实验球穿过。

四根支架底部固定于水平的底板上，顶部支撑固定或夹住平板四角，使平板水平放置。导向套下部插入平板通孔中，构成第一实验平台；可通过在四根支架端部边缘设置水平凸起，将平板四角夹住，使平板可以在水平方向上进行位置的微调。

第二实验平台包括滑板、夹持机构和支承立柱。滑板为水平板状结构，两端设有凹槽滑道；夹持机构有两个，每个夹持机构为上、下两块中部带有凸起的夹持平板，所述凸起与凹槽滑道形状相匹配，可嵌入滑道的凹槽中；

四根支承立柱底部固定于水平的底板上，顶部支撑固定住两个夹持机构，夹持架构的凸起位于凹槽滑道中，并通过螺栓将上、下夹持平板水平固定夹持住滑板，使滑板只能沿滑道方向水平滑动，构成第二实验平台。第二实验平台位于第一实验平台下方范围内，且滑板始终位于平板下方，使实验球通过通孔时做自由落体运动，实现以特定方向及一定碰撞初速度碰撞滑板。

测量系统包括激光位移传感器、程控应变放大器和数据采集记录仪。其中，激光位移传感器的分辨精度大于等于0.1μm，用于测试滑板的位移；数据采集记录仪的最高采样频率为1兆赫兹。

激光位移传感器通过激光支座固定在底板上，使其测量范围覆盖整个碰撞区域。

实验球可为钢球或钝圆柱头质量坠。

本实用新型所述一种柔性结构弹塑性次碰撞实验平台的工作方式如下：

实验时，从第一实验平台上方投下实验球，实验球穿过平板通孔上的导向套，呈自由落体状态竖直下落至第一实验平台，并与滑板发生碰撞，激光位移传感器把获得的碰撞信号通过程控应变放大器放大，然后由数据采集记录仪采集，测得信号数据，可以获得碰撞过程中的动态应变响应信号。

有益效果

1.本实用新型提供了一种柔性结构弹塑性次碰撞实验平台，所述平台滑板两端为滑道结构，为左右固定，水平可移动的夹持，改进了现有四端固死的实验平台，所获得的实验数据研究的碰撞动力学机理更切合工程实际；

2.本实用新型提供了一种柔性结构弹塑性次碰撞实验平台，所述平台导向套分别安装在滑板上多个小孔上，不仅可以观测不同速度的碰撞现象，更大大改进现有的大部分实验装置只能测中心碰撞的缺陷，可以进行偏心碰撞实验，使得球板碰撞机理研究数据更全面、可靠。

附图说明

图1为实施例中一种柔性结构弹塑性次碰撞实验平台的立体结构示意图。

图2为实施例中一种柔性结构弹塑性次碰撞实验平台的主视图。

其中，1—平板，2—导向套，3—支架，4—滑板，5—夹持机构，6—支承立柱，7—激光位移传感器，8—底板

具体实施方式

下面结合附图举例对本实用新型做更详细地描述：

实施例1

一种柔性结构弹塑性次碰撞实验平台，所述实验平台包括用于投放实验球的第一实验平台、用于发生碰撞的第二实验平台和用于测量收集碰撞过程中产生的实验数据的测量系统。

其中，第一实验平台包括平板1、导向套2和支架3。平板1水平板状结构，其上设有距离相等且直径相等的通孔；导向套2上部外径大于通孔外径，高度大于通孔的深度；导向套2的下部外径与通孔直径相匹配，可恰好插入通孔中且高度小于等于通孔的深度，导向套2上部和下部内径相同，与实验球直径相匹配，可恰好使实验球穿过。

四根支架3底部固定于水平的底板8上，顶部支撑夹住平板1四角，使平板1水平放置。导向套2下部插入平板1的通孔中，构成第一实验平台；在四根支架3端部边缘设置水平凸起，将平板1的四角夹住，使平板1可以在水平方向上进行位置的微调。

第二实验平台包括滑板4、夹持机构5和支承立柱6。滑板4为水平板状结构，两端设有半圆形凹槽滑道；夹持机构5有两个，每个夹持机构5为上、下两块中部带有凸起圆柱的夹持平板，所述凸起圆柱与半圆形凹槽滑道形状相匹配，可嵌入滑道的凹槽中，并通过螺栓将上、下夹持平板水平固定夹持住滑板4，使滑板4只能沿滑道方向水平滑动，构成第二实验平台。第二实验平台位于第一实验平台下方范围内，且滑板4始终位于平板1下方，使实验球通过通孔时做自由落体运动，实现以特定方向及一定碰撞初速度碰撞滑板4。

测量系统包括激光位移传感器7、程控应变放大器和数据采集记录仪。其中，激光位移传感器7的分辨精度大于等于0.1μm，用于测试滑板4的位移；数据采集记录仪的最高采样频率为1兆赫兹。

激光位移传感器7通过激光支座固定在底板8上，使其测量范围覆盖整个碰撞区域。

实验球为钢球。

本实施例所述一种柔性结构弹塑性次碰撞实验平台的工作方式如下：

实验时，从第一实验平台上方投下实验球，实验球穿过平板1通孔上的导向套2，呈自由落体状态竖直下落至第一实验平台，并与滑板4发生碰撞，激光位移传感器7把获得的碰撞信号通过程控应变放大器放大，然后由数据采集记录仪采集，测得信号数据，可以获得碰撞过程中的动态应变响应信号。