基于高速拉伸試驗(yàn)機(jī)的零部件沖擊試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法
【專利說明】基于高速拉伸試驗(yàn)機(jī)的零部件沖擊試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及汽車零部件碰撞沖擊力學(xué)性能測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于高速拉伸試驗(yàn)機(jī)的零部件沖擊試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]汽車碰撞安全性能開發(fā)需要在零部件尺度開展結(jié)構(gòu)碰撞沖擊測試，以驗(yàn)證零部件設(shè)計(jì)方案在動態(tài)載荷條件下的力學(xué)響應(yīng)和能量吸收的合理性。針對碰撞沖擊工況下的汽車零部件力學(xué)性能測試，目前主要常用兩類設(shè)備:基于自由跌落原理的錘頭沖擊試驗(yàn)臺和模擬汽車正面減速碰撞的試驗(yàn)滑車。錘頭沖擊試驗(yàn)臺的能量輸入取決于錘頭的質(zhì)量和凈跌落高度，具有操作方便，結(jié)構(gòu)緊湊，成本低等優(yōu)點(diǎn)，比較適合汽車非金屬零部件和金屬零部件的中等能量沖擊跌落測試，缺點(diǎn)是測試輸入能量受限，沖擊速度不高(一般15m/s以下)，測量精度不高，試驗(yàn)操作空間小;試驗(yàn)滑車的能量輸入主要來源于滑車質(zhì)量和試驗(yàn)速度，適合做汽車零部件及系統(tǒng)總成的大能量碰撞沖擊測試，具有輸入能量大、沖擊速度高、試驗(yàn)操作空間大等優(yōu)點(diǎn)，但操作復(fù)雜，單次試驗(yàn)準(zhǔn)備時間長，試驗(yàn)成本高，設(shè)備維護(hù)復(fù)雜。
[0005]中國專利文獻(xiàn)(公開日:2015.04.29，公開號:104568364A)公開了一種多功能錘頭試驗(yàn)臺。該試驗(yàn)臺可以實(shí)現(xiàn)多種材料的跌落沖擊試驗(yàn)，主要應(yīng)用于金屬及部分非金屬材料，但所使用的鋼絲導(dǎo)軌摩擦較大，錘頭形狀單一，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，測試精度不高，成本較高。
[0006]中國專利文獻(xiàn)(公開日:2013.04.24，公開號:103063397A)公開了一種碰撞試驗(yàn)滑車。該試驗(yàn)滑車可以實(shí)現(xiàn)對汽車零部件的碰撞測試，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備維護(hù)和使用成本較高，單次試驗(yàn)準(zhǔn)備時間長，不利于階段性的快速重復(fù)試驗(yàn)。
[0007]傳統(tǒng)的液壓伺服高速拉伸試驗(yàn)機(jī)主要用于工程材料的高速拉伸、壓縮、剪切等力學(xué)性能測試，具有結(jié)構(gòu)緊湊，液壓儲能高，沖擊速度高(最高速度20m/s以上)等優(yōu)點(diǎn)，不足是該設(shè)備主要用于材料的高速拉伸測試，無法直接應(yīng)用在材料和零部件的高速壓縮沖擊測試。這主要是因?yàn)椴牧细咚倮煸囼?yàn)中，試樣拉伸變形通過加載桿對液壓缸活塞產(chǎn)生的拉力主要沿缸內(nèi)軸向。而在零部件沖擊壓縮試驗(yàn)中，結(jié)構(gòu)樣件在碰撞載荷下發(fā)生復(fù)雜的塑性大變形或斷裂行為，容易導(dǎo)致活塞偏載，造成設(shè)備損壞。
[0008]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供一種基于高速拉伸試驗(yàn)機(jī)的零部件沖擊試驗(yàn)裝置。
[0010]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種基于高速拉伸試驗(yàn)機(jī)的零部件沖擊試驗(yàn)裝置，包括液壓伺服高速拉伸試驗(yàn)機(jī)，所述液壓伺服高速拉伸試驗(yàn)機(jī)包括機(jī)架、設(shè)置在所述機(jī)架頂部的液壓缸、設(shè)置在所述機(jī)架下部的工作臺面，所述試驗(yàn)裝置還包括可拆卸地設(shè)置在所述工作臺面上用于放置零部件的固定座、與所述液壓缸的活塞桿通過連接桿相連接并用于對所述零部件產(chǎn)生沖擊作用的錘頭、用于測量所述零部件承受的沖擊載荷的載荷測量裝置、用于測量所述零部件在沖擊載荷作用下產(chǎn)生的位移量的位移測量裝置。
[0011]優(yōu)選地，所述載荷測量裝置采用貼片式力傳感器，所述載荷測量裝置設(shè)置在所述連接桿與所述錘頭之間。
[0012]優(yōu)選地，所述位移測量裝置采用非接觸的方式獲得所述零部件在沖擊載荷作用下的位移量。
[0013]進(jìn)一步地，所述位移測量裝置包括設(shè)置在所述液壓伺服高速拉伸試驗(yàn)機(jī)一側(cè)的用于對試驗(yàn)過程進(jìn)行錄像的高速攝像機(jī)。
[0014]優(yōu)選地，所述試驗(yàn)裝置還包括對所述試驗(yàn)裝置進(jìn)行保護(hù)的卸載保護(hù)裝置，所述卸載保護(hù)裝置設(shè)置在所述活塞桿與所述連接桿之間。
[0015]優(yōu)選地，所述試驗(yàn)裝置還包括在試驗(yàn)過程中用于給所述錘頭提供導(dǎo)向作用并對所述活塞桿起防偏載保護(hù)作用的導(dǎo)向裝置，所述導(dǎo)向裝置包括固定設(shè)置在所述工作臺面上的導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌沿豎直方向延伸，所述錘頭通過連接件能夠沿所述導(dǎo)軌的延伸方向滑動地設(shè)置在所述導(dǎo)軌上。
[0016]優(yōu)選地，所述固定座有兩個，兩個所述固定座對稱設(shè)置在所述錘頭的相對兩側(cè)。
[0017]優(yōu)選地，所述固定座包括底板和固定設(shè)置在所述底板上用于支撐零部件的支撐件，所述底板至少設(shè)有一個。
[0018]優(yōu)選地，所述零部件的長度延伸方向與所述工作臺面的長度延伸方向傾斜相交。
[0019]本發(fā)明的另一目的是提供一種基于高速拉伸試驗(yàn)機(jī)的零部件沖擊試驗(yàn)方法，采用上述任意一項(xiàng)所述的試驗(yàn)裝置進(jìn)行測試，所述試驗(yàn)方法為:
(1)所述零部件安放在所述固定座上，控制所述液壓伺服高速拉伸試驗(yàn)機(jī)的手柄，以此調(diào)節(jié)所述液壓伺服高速拉伸試驗(yàn)機(jī)的橫梁位置，使得所述錘頭底部邊緣靠近所述零部件頂部邊緣，二者之間的間隙控制在1.5-2.5mm;
(2)設(shè)置所述液壓伺服高速拉伸試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)程序，準(zhǔn)備開始試驗(yàn)；
(3)所述液壓缸工作，驅(qū)動所述活塞桿向下運(yùn)動，帶動所述錘頭高速向下運(yùn)動，完成對所述零部件的加載；
(4)所述試驗(yàn)裝置還包括卸載保護(hù)裝置，試驗(yàn)過程中，一部分沖擊能量被所述零部件吸收;同時，所述卸載保護(hù)裝置起作用，吸收剩余沖擊能量，對所述試驗(yàn)裝置起到保護(hù)作用；
(5)在步驟(3)進(jìn)行的過程中通過所述載荷測量裝置測量所述零部件承受的沖擊載荷信號，經(jīng)后期數(shù)據(jù)處理得出載荷結(jié)果；
(6)在步驟(3)進(jìn)行的過程中通過所述位移測量裝置測量零部件在沖擊載荷作用下產(chǎn)生的位移的信號，經(jīng)后期數(shù)據(jù)處理得出位移結(jié)果；
(7)對步驟(5)和步驟(6)中數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出最終試驗(yàn)結(jié)果。
[0020]由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明的基于高速拉伸試驗(yàn)機(jī)的零部件沖擊試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡單，基于現(xiàn)有技術(shù)中的高速拉伸試驗(yàn)機(jī)，通過測試零部件在高速沖擊載荷下的載荷和位移量，實(shí)現(xiàn)汽車零部件在高速沖擊載荷作用下的力學(xué)性能測試，具有結(jié)構(gòu)緊湊、沖擊速度高、測試精度高、測試結(jié)果可靠、安全性能高、穩(wěn)定性好、占用空間小、試驗(yàn)成本較低的優(yōu)點(diǎn)。
[0021]
【附圖說明】
[0022]附圖1為本發(fā)明的基于高速拉伸試驗(yàn)機(jī)的零部件沖擊試驗(yàn)裝置的示意圖；
附圖2為本發(fā)明的基于高速拉伸試驗(yàn)機(jī)的零部件沖擊試驗(yàn)裝置的后視圖；
附圖3為附圖1中A處局部放大圖。
[0023]其中:1、液壓伺服高速拉伸試驗(yàn)機(jī)；11、機(jī)架；12、液壓缸；13、工作臺面；14、活塞桿;2、固定座;21、底板;22、支撐件;3、連接桿;4、錘頭;5、載荷測量裝置;6、位移測量裝置；
7、卸載保護(hù)裝置;8、導(dǎo)向裝置;81、導(dǎo)軌;82、連接件;9、數(shù)據(jù)采集器;100、零部件。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述。
[0025]參見圖1?圖3所示，該發(fā)明的基于高速拉伸試驗(yàn)機(jī)的零部件沖擊試驗(yàn)裝置包括液壓伺服高速拉伸試驗(yàn)機(jī)I，液壓伺服高速拉伸試驗(yàn)機(jī)I采用現(xiàn)有技術(shù)中的結(jié)構(gòu)，該液壓伺服高速拉伸試驗(yàn)機(jī)I包括機(jī)架U、設(shè)置在機(jī)架11頂部的液壓缸12和設(shè)置在機(jī)架11下部的工作臺面13，本發(fā)明中的試驗(yàn)裝置還包括設(shè)置在工作臺面13上的用于放置零部件100的固定座
2、位于液壓缸12的活塞桿14的下方并與活塞桿14通過連接桿3連接的錘頭4、用于測試零部件100在試驗(yàn)過程中承受的沖擊載荷值的載荷測量裝置5、用于測試零部件100在試驗(yàn)過程中在沖擊載荷的作用下產(chǎn)生的位移量的位移測量裝置6，試驗(yàn)時，零部件100放置在固定座2上，錘頭4位于零部件100的上方，且錘頭4的底部邊緣靠近零部件100的頂部邊緣，二者之間的間隙控制在1.5?2.5mm，以對零部件100施加向下的沖擊載荷。
[0026]固定座2有兩個，兩個固定座2對稱設(shè)置在錘頭4的兩側(cè)，兩個固定座2之間的間距根據(jù)具體試驗(yàn)時零部件100的長度及試驗(yàn)要求來進(jìn)行調(diào)節(jié)。每個固定座2均包括底板21和設(shè)置在底板21上的支撐件22，底板21至少設(shè)有一個，底板21的數(shù)量也可根據(jù)具體試驗(yàn)時的要求進(jìn)行添加，通過調(diào)節(jié)底板21的數(shù)量從而可調(diào)節(jié)固定座2的高度以適應(yīng)于不同的零部件100的沖擊試驗(yàn)。固定座2可拆卸地設(shè)置在工作臺面13上，以便于調(diào)節(jié)固定座2的位置從而適應(yīng)于不同的零部件100的沖擊試驗(yàn)，具體的，在工作臺面13上設(shè)有多個T型槽，緊固件穿設(shè)在該T型槽中，通過緊固件將固定座2與工作臺面13連接在一起。
[0027]當(dāng)測試的零部件100的長度相對工作臺面13的長度較長時，可使零部件100放置在工作臺面13上后其長度延伸方向與工作臺面13的長度延伸方向傾斜相交，此時，固定座2在工作臺面13上也與工作臺面13的長度延伸方向傾斜相交。
[0028]本實(shí)施例中，載荷測量裝置5采用貼片式