一种快速测定物体碰撞恢复系数的测量装置和方法与流程

本发明涉及材料试验技术领域，尤其是一种快速测定物体碰撞恢复系数的测量装置和方法。

背景技术：

物体的碰撞恢复系数是物理学中的重要物理参量，其反应出物体在接触碰撞过程中发生形变与恢复形变的能力，同时也能反映出在碰撞过程中能量损耗情况的大小，恢复系数广泛应用于岩土力学，材料工程学科、物理学中的弹性碰撞的研究、有限元仿真等不同领域；材料恢复系数的精确测定是一个亟待解决的问题，因为恢复系数的测量精度很大程度上取决于碰撞的释放高度和微小时间间隔的测量精度。

目前常见的测定方法为声波传感器测定方法，但其有释放高度的测量不精确，待测物体下落过程易发生旋转的缺点；电磁铁吸附的测定方法也存在受外部干扰大的缺点。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种测量精确、受外部干扰小的快速测定物体碰撞恢复系数的测量装置。

本发明所要解决的另一技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种测量耗时短、精度高的快速测定物体碰撞恢复系数的测量方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，本发明是一种快速测定物体碰撞恢复系数的测量装置，其特点是：包括吸附机构，碰撞机构和信息采集机构；

所述的吸附机构包括真空负压泵，真空负压泵通过气管连接有吸嘴；

所述的碰撞机构包括支撑架和滑杆，支撑架的底部中央固定安装有碰撞板，所述的碰撞板中央设置有撞击部，滑杆横向安装在支架上，且为与撞击部的正上方，所述的吸嘴安装在滑杆中部；

所述的信息采集机构包括若干个声发射传感器，ds2型全信息声发射测量仪，激光测距仪和微型计算机，所述的声发射传感器周向固定安装在撞击部四周的碰撞板上，并通过信号线与ds2型全信息声发射测量仪相连，激光测距仪固定安装在滑杆中部，激光测距仪和ds2型全信息声发射测量仪均通过信号线与微型计算机相连。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案进一步实现，以上所述的快速测定物体碰撞恢复系数的测量装置中：所述的支撑架为正方体框架，滑杆通过其两端的滑动轮安装在支撑架的上部，滑杆上还竖直安装有调节杆，所述的吸嘴和激光测距仪均安装在调节杆上。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案进一步实现，以上所述的快速测定物体碰撞恢复系数的测量装置中：所述的调节杆通过紧固夹具安装在铝型材滑杆上。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案进一步实现，以上所述的快速测定物体碰撞恢复系数的测量装置中：所述的声发射传感器为4个。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案进一步实现，以上所述的快速测定物体碰撞恢复系数的测量装置中：所述的吸嘴为合金吸嘴，合金吸嘴上固定安装有橡胶圈，激光测距仪固定安装在吸嘴一侧。

本发明所要解决的另一技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种采用以上任一项技术方案所述的快速测定物体碰撞恢复系数的测量装置进行的测定方法，其特点是：其步骤如下，

（1）将吸嘴和激光测距仪固定在高度调节杆下端，并将高度调节杆竖直安装在滑杆上，再移动滑杆使吸嘴位于撞击部的正上方；将声发射传感器周向安装在碰撞板上，并使用信号线将激光测距仪、声发射传感器、ds2型全信息声发射仪与微型计算机连接好，开启负压真空泵将待测物体用吸嘴吸附住，并用激光测距仪测定物体的初始释放高度；

（2）使用计算机对参数标定后的ds2型全信息声发射仪进行实时控制，关闭负压真空泵，释放待测物体，采集在碰撞实验中待测物体碰撞产生的声发射信息；

（3）根据采集到的信号，去除碰撞过程中发生偏移的实验数据；

（4）根据若干次实验采集的待测物体的释放高度和弹起高度的数据，使用以下公式测定待测物体的碰撞恢复系数e：

式中：v0是初始速度，v1是碰撞后弹起的速度；

h0为初始高度，h1为碰撞后弹起的高度，g是重力加速度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明提供的测量装置结构简单，搭建方便；其中的激光测距仪能够精准测得释放高度，合金吸嘴释放待测小球能够避免小球下落时发生旋转而造成实验结果的误差。

（2）本发明中设置的滑杆能够改调整测物体的释放位置，调节杆能够改变待测物体的释放高度，便于多次测量提高实验结果的准确性。

（3）本发明中的合金吸嘴上安装的橡胶圈能够更稳固的吸附待测物体。

（4）本发明提供的测量方法具有耗时短、精度高的优点；在撞击部四周固定声发射传感器可以筛选并去除在碰撞过程中发生偏移的实验数据，避免影响计算精度。

附图说明

图1是本发明中测量装置的一种结构示意图；

图2是本发明中测量装置的侧视图；

图3是本发明中测量装置的局部结构图；

图4是本发明测量装置中a部分结构放大示意图；

图5是铝型材滑杆的一种结构示意图。

具体实施方式

以下参照附图进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。

实施例1，参照图1-图5，一种快速测定物体碰撞恢复系数的测量装置：包括吸附机构，碰撞机构和信息采集机构；

所述的吸附机构包括真空负压泵10，真空负压泵10通过气管11连接有吸嘴12；

所述的碰撞机构包括支撑架20和滑杆22，支撑架20的底部中央固定安装有碰撞板21，所述的碰撞板21中央设置有撞击部24，滑杆22横向安装在支撑架20上，并位于撞击部24的正上方，所述的吸嘴12安装在滑杆22的中部；

所述的信息采集机构包括四个声发射传感器32，ds2型全信息声发射测量仪33，激光测距仪13和微型计算机34，所述的声发射传感器32周向固定安装在撞击部四周的碰撞板21上，且均匀分布在撞击部24的四周，并通过信号线31与ds2型全信息声发射测量仪33相连，激光测距仪13固定安装在滑杆22的中部，激光测距仪13和ds2型全信息声发射测量仪33均通过信号线31与微型计算机34相连。

使用时，将待测物体用吸嘴12吸附住，并用激光测距仪13测量出待测物体的释放高度；当物体下落碰撞到碰撞板21的撞击部24时，微型计算机34能够采集到小球的相关数据。

实施例2，实施例1所述的一种快速测定物体碰撞恢复系数的测量装置中，所述的支撑架20为正方体框架，滑杆22通过其两端的滑动轮40安装在支撑架20的上部，滑杆22上还竖直安装有高度调节杆23，所述的吸嘴12和激光测距仪13均安装在高度调节杆23上；

所述的调节杆23通过紧固夹具25安装在滑杆22上，所述的声发射传感器32为4个且以撞击部24中心为圆心等距设置在撞击部24的四周；

所述的吸嘴12为合金吸嘴，合金吸嘴12上固定安装有橡胶圈，激光测距仪13固定安装在吸嘴12的一侧；

滑杆22的设置可以调整释放物体的位置，使释放位置位于撞击部24的正上方，调节杆23能够调整待测物体的释放高度，使其能够在不同高度释放，获得更多的实验数据；吸嘴23上安装橡胶圈能够使吸嘴更牢固的吸附待测物体，同时避免释放时待测物体发生偏转。

实施例3，一种采用以上任一实施例所述的快速测定物体碰撞恢复系数的测量装置进行的测量方法：其步骤如下：

（1）将吸嘴12和激光测距仪13固定在高度调节杆23的下端，并将高度调节杆23竖直安装在滑杆22上，再移动滑杆22使吸嘴12位于撞击部24的正上方；将声发射传感器32周向安装在碰撞板21上，并使用信号线31将激光测距仪13、声发射传感器32、ds2型全信息声发射仪33与微型计算机34连接好，开启负压真空泵10将待测物体用吸嘴12吸附住，并用激光测距仪13测定物体的初始释放高度；

（2）使用计算机34对参数标定后的ds2型全信息声发射仪进行实时控制，关闭负压真空泵10，释放待测物体，采集在碰撞实验中待测物体碰撞产生的声发射信息；

（3）根据采集到的信号，去除碰撞过程中发生偏移的实验数据；

（4）根据若干次实验采集的待测物体的释放高度数据，使用以下公式测定待测物体的碰撞恢复系数e：

式中：v0是初始速度，v1是碰撞后弹起的速度；

h0为初始高度，h1为碰撞后弹起的高度，g是重力加速度。