本發(fā)明屬于沖擊試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種主動(dòng)控制載荷波形發(fā)生系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

沖擊加速度波形模擬是沖擊試驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù)，常見(jiàn)的有減速度試驗(yàn)和加速度試驗(yàn)兩種產(chǎn)生沖擊波形的方法。

加速度試驗(yàn)一般為閉環(huán)控制，以力為控制對(duì)象，加載系統(tǒng)向試驗(yàn)臺(tái)施加沖擊力，而剎車系統(tǒng)向試驗(yàn)臺(tái)施加反向力，兩個(gè)沖擊力的合力決定了沖擊的幅值和脈寬。此類試驗(yàn)需要預(yù)先標(biāo)定好加載系統(tǒng)，要求同樣控制條件下加載系統(tǒng)產(chǎn)生的載荷重復(fù)性盡可能好。同時(shí)需要根據(jù)被試驗(yàn)件的重量和慣量，設(shè)計(jì)模擬件，試驗(yàn)前將模擬件安裝在試驗(yàn)臺(tái)上，用于模擬真實(shí)的被試件，用于調(diào)試剎車系統(tǒng)的控制參數(shù)。常見(jiàn)的剎車系統(tǒng)為摩擦式剎車片，決定剎車力的為作用在摩擦片上法向夾緊力和夾緊塊與摩擦片之間的摩擦系數(shù)，一般認(rèn)為摩擦系數(shù)不可調(diào)，但隨著磨損程度的增加可能變化。調(diào)試試驗(yàn)中通過(guò)改變法向夾緊力來(lái)改變作用在試驗(yàn)臺(tái)上的波形，由于夾緊力一般由液壓系統(tǒng)提供，通過(guò)控制流量和壓力實(shí)現(xiàn)載荷的控制，由于閥特性的限制，所以無(wú)法做到閉環(huán)控制，在進(jìn)行某些復(fù)雜模型的沖擊試驗(yàn)時(shí)，需要大量的時(shí)間進(jìn)行波形調(diào)試，且波形調(diào)試的效果有時(shí)也不是特別理想。

減速度試驗(yàn)同樣為開(kāi)環(huán)控制，在加速系統(tǒng)的作用下，試驗(yàn)臺(tái)被加速度到預(yù)定的速度，然后撞擊波形發(fā)生系統(tǒng)，波形發(fā)生系統(tǒng)向試驗(yàn)臺(tái) 作用減速阻尼力，從而產(chǎn)生要求的波形。用于減速度試驗(yàn)的波形發(fā)生系統(tǒng)有很多類型，主要分為可重復(fù)使用的波形發(fā)生系統(tǒng)和不可重復(fù)使用的波形發(fā)生系統(tǒng)。

在需要較大沖擊行程的沖擊試驗(yàn)中，可重復(fù)使用的波形發(fā)生系統(tǒng)多以液壓油、水等為介質(zhì)，基于小孔節(jié)流原理，通過(guò)壓縮不可壓縮流體通過(guò)阻尼孔產(chǎn)生阻尼力產(chǎn)生減速載荷，由于不同波形要求的阻尼孔組合形式不同，往往需要耗費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行調(diào)試。

不可重復(fù)使用的波形發(fā)生系統(tǒng)類型很多，多基于控制特定結(jié)構(gòu)的能量吸收過(guò)程來(lái)控制波形，可使用各種可壓潰的金屬、非金屬管件或結(jié)構(gòu)件，這類型波形發(fā)生系統(tǒng)的輸出特性與結(jié)構(gòu)和材料性能密切相關(guān)，因此各批次的性能往往不同。同時(shí)不同的波形需要設(shè)計(jì)不同的結(jié)構(gòu)，靈活性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題：提供一種能夠精準(zhǔn)控制載荷波形發(fā)生，應(yīng)用廣發(fā)的載荷波形發(fā)生系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：所述的系統(tǒng)包括活塞裝置、數(shù)據(jù)采集器、控制器和磁場(chǎng)發(fā)生裝置，磁場(chǎng)發(fā)生裝置安裝在活塞裝置上，活塞裝置以磁流變液為介質(zhì)，控制器內(nèi)預(yù)存有沖擊試驗(yàn)理論波形；

數(shù)據(jù)采集器實(shí)時(shí)采集試驗(yàn)臺(tái)的沖擊加速度，并將該加速度值傳遞給控制器，控制器根據(jù)預(yù)存的沖擊試驗(yàn)理論波形，將采集到的實(shí)時(shí)沖擊加速度與目標(biāo)加速度進(jìn)行對(duì)比，如果采集到的沖擊加速度大于目標(biāo)加速度，則磁場(chǎng)發(fā)生裝置的電流強(qiáng)度減??；如果采集到的沖擊加速度 小于目標(biāo)加速度，則磁場(chǎng)發(fā)生裝置的電流強(qiáng)度增大。

作為本技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述的安裝在活塞裝置上的磁場(chǎng)發(fā)生裝置為：纏繞在活塞裝置活塞7上的線圈6。

作為本技術(shù)方案的一種改進(jìn)，活塞裝置在缸體3的外部還套裝有外缸體，在缸體3上開(kāi)有多排阻尼孔4。

作為本技術(shù)方案的一種改進(jìn)，阻尼孔4內(nèi)開(kāi)有內(nèi)螺紋。

本發(fā)明的有益效果：該波形發(fā)生系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整電流強(qiáng)度以調(diào)整活塞附近磁場(chǎng)強(qiáng)度，進(jìn)而調(diào)整磁流變液阻尼從而調(diào)整波形，也能夠通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)口阻尼孔的個(gè)數(shù)以及布置方式來(lái)調(diào)節(jié)裝置的過(guò)水面積，從而產(chǎn)生預(yù)制的波形。相對(duì)于普通波形發(fā)生系統(tǒng)，其波形的調(diào)節(jié)范圍更大，波形可調(diào)性能更好。該裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)載荷波形的精確控制，應(yīng)用廣泛。

附圖說(shuō)明

圖1為：活塞裝置示意圖；

圖2為：本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為：活塞結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1為沖擊頭，2為塞桿，3為缸體，4為阻尼孔，5為磁流變液收集器，6為線圈，7為活塞。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

波形發(fā)生系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)為活塞裝置，由外缸、活塞、加速度傳感器、磁場(chǎng)發(fā)生裝置、數(shù)據(jù)采集器、控制器、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、電源、電路組成。

波形發(fā)生系統(tǒng)以磁流變液為介質(zhì)，當(dāng)活塞驅(qū)動(dòng)磁流變液體流過(guò)波形發(fā)生系統(tǒng)上預(yù)制的阻尼孔時(shí)，由于小孔節(jié)流，將在活塞上作用反向的沖擊阻力。

在沖擊試驗(yàn)臺(tái)上安裝加速度傳感器，當(dāng)沖擊試驗(yàn)臺(tái)撞擊波形發(fā)生系統(tǒng)時(shí)，加速度傳感器將實(shí)時(shí)采集試驗(yàn)臺(tái)上的加速度，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集器模數(shù)變化后反饋至控制器；

控制器中設(shè)定了沖擊試驗(yàn)需要達(dá)到的理論波形，作為控制目標(biāo)加速度，將采集到的實(shí)時(shí)沖擊加速度與目標(biāo)加速度進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果由控制器改變作用在磁場(chǎng)發(fā)生裝置上的電流強(qiáng)度。

并與要求的理論波形進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)控制系統(tǒng)改變作用在磁流變液體上的磁場(chǎng)強(qiáng)度，增大或減小磁流變液的粘性阻尼系數(shù)，從而獲得需要的特定阻尼力，進(jìn)而控制試驗(yàn)臺(tái)上的沖擊波形。

附圖1到3所示為主動(dòng)控制載荷波形發(fā)生系統(tǒng)，包括沖擊頭1、活塞桿2、缸體3、阻尼孔4、磁流變液收集器5、線圈6、活塞7；沖擊頭與活塞桿2一端相連，活塞桿另一端與活塞7相連，活塞7與缸體3無(wú)間隙配合，缸體3內(nèi)充滿磁流變液,在活塞7上纏繞線圈6，線圈從活塞桿2上引出，連入控制系統(tǒng)；在缸體3上開(kāi)多排阻尼孔4，阻尼孔4上端預(yù)制內(nèi)螺紋，不需要時(shí)可有堵頭封嚴(yán)，根據(jù)波形調(diào)節(jié)需要確定阻尼孔是否封嚴(yán)、開(kāi)口。磁流變液收集器5安裝于缸體外。