沖擊環(huán)境下譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的試驗(yàn)裝置及測(cè)試方法
【專利摘要】沖擊環(huán)境下譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的試驗(yàn)裝置及測(cè)試方法，其特征在于：該試驗(yàn)裝置包括一個(gè)或多個(gè)試驗(yàn)單元，該試驗(yàn)單元包括：下法蘭、彈簧、上法蘭、懸臂梁支撐盤、限位柱和懸臂梁試件；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：所述試驗(yàn)裝置可同時(shí)進(jìn)行最多十二根懸臂梁的沖擊試驗(yàn)，避免試驗(yàn)環(huán)境變化對(duì)結(jié)果的干擾。所述試驗(yàn)裝置可進(jìn)行更為復(fù)雜的多自由度系統(tǒng)譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)研究試驗(yàn)。所述試驗(yàn)裝置可承受多種沖擊波形的沖擊試驗(yàn)。懸臂梁試件的固有頻率可通過(guò)改變質(zhì)量塊質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整變化，方便快捷。
【專利說(shuō)明】
沖擊環(huán)境下譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的試驗(yàn)裝置及測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種沖擊環(huán)境下譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的試驗(yàn)裝置及測(cè)試方法，特別涉 及一種可同時(shí)測(cè)量多組不同固有頻率試件在相同的沖擊環(huán)境下譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的試 驗(yàn)裝置及測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于海軍艦船在作戰(zhàn)時(shí)不可避免地遭受魚雷、水雷等水中武器的攻擊，艦船設(shè)備 是影響艦船抗沖擊能力的薄弱環(huán)節(jié)，因此，世界許多海軍大國(guó)均對(duì)艦船設(shè)備進(jìn)行了大量的 抗沖擊試驗(yàn)。
[0003] 美國(guó)的相關(guān)科研人員用疊加的懸臂梁模型模擬艦船設(shè)備的彈性安裝來(lái)進(jìn)行沖擊 試驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量不同固有頻率懸臂梁的應(yīng)力響應(yīng)，繪制出應(yīng)力沖擊響應(yīng)譜，從而反映出艦船 設(shè)備中不同固有頻率零部件的沖擊破壞情況，此種仿真試驗(yàn)方法得到的結(jié)果不僅具有代表 性，而且還發(fā)現(xiàn)了 "譜跌"效應(yīng)，即：多自由度系統(tǒng)受到?jīng)_擊時(shí)，上層設(shè)備的慣性力會(huì)顯著影 響下層設(shè)備的響應(yīng)情況，使下層設(shè)備的沖擊響應(yīng)譜在上層設(shè)備一階固有頻率處出現(xiàn)顯著的 波谷，通過(guò)研究譜跌效應(yīng)，可以改善艦船設(shè)備等的設(shè)計(jì)沖擊譜，降低艦船設(shè)備的設(shè)計(jì)難度和 研發(fā)成本，被美國(guó)等國(guó)家高度重視。具有代表性的有O'Hara等人在《Impedence and Shock Spectra》和《The Shock Spectrum Dip Effect》論文中提到的基于懸臂梁的譜跌效應(yīng)沖擊 試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃碗p層彈簧振子簡(jiǎn)化計(jì)算模型。
[0004] 目前，此類試驗(yàn)裝置模型存在如下缺點(diǎn)：（1)試驗(yàn)中每次沖擊后需更換一次梁試 件，既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，又不能保證沖擊試驗(yàn)環(huán)境的一致性。（2)試件結(jié)構(gòu)只適合錘擊法沖擊試驗(yàn)， 即沖擊激勵(lì)只能是脈沖激勵(lì)，而水下非接觸爆炸所產(chǎn)生的沖擊波形是正負(fù)雙波。（3)受試驗(yàn) 裝置所限，不適合直接測(cè)量試件的應(yīng)力響應(yīng)變化，缺少直觀性。因此，需要一種可同時(shí)測(cè)量 多組不同固有頻率懸臂梁試件在相同沖擊環(huán)境下最大應(yīng)力響應(yīng)的譜跌效應(yīng)研究裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的:本發(fā)明提供了一種沖擊環(huán)境下譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的試驗(yàn)裝置及測(cè)試 方法，其目的是改進(jìn)現(xiàn)有譜跌效應(yīng)沖擊試驗(yàn)裝置，使其能夠承受多種沖擊波形、可多自由度 彈性安裝并可同時(shí)進(jìn)行多根懸臂梁在相同環(huán)境下的沖擊試驗(yàn)及應(yīng)力響應(yīng)測(cè)試。
[0006] 技術(shù)方案:本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 沖擊環(huán)境下譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的試驗(yàn)裝置，其特征在于:該試驗(yàn)裝置包括一個(gè) 或多個(gè)試驗(yàn)單元，該試驗(yàn)單元包括:下法蘭、彈簧、上法蘭、懸臂梁支撐盤、限位柱和懸臂梁 試件;下法蘭連接限位柱底部，彈簧套在限位柱外圍并下端固定到下法蘭的四個(gè)凸緣上，上 法蘭穿過(guò)限位柱與彈簧的上端連接固定;懸臂梁支撐盤穿過(guò)限位柱并與上法蘭連接固定； 懸臂梁試件插接在懸臂梁支撐盤的側(cè)壁四周。
[0008] 懸臂梁試件包括:懸臂梁和質(zhì)量塊;所述質(zhì)量塊位于懸臂梁末端，質(zhì)量塊通過(guò)螺栓 螺母配合與懸臂梁連接固定。
[0009] 懸臂梁支撐盤上開有沉頭螺紋孔和矩形孔，沉頭螺紋孔的軸向與懸臂梁支撐盤的 軸向相同，矩形孔開在懸臂梁支撐盤的側(cè)面，矩形孔的長(zhǎng)度方向與懸臂梁支撐盤的徑向相 同，懸臂梁插進(jìn)矩形孔內(nèi)，懸臂梁插進(jìn)矩形孔內(nèi)的部分設(shè)置有上墊片和下墊片，上墊片和下 墊片分別設(shè)置在懸臂梁的上面和下面，六角螺釘穿過(guò)沉頭螺紋孔并壓住上壓緊墊片，通過(guò) 壓緊墊片來(lái)鎖緊所述懸臂梁試件。
[0010] 懸臂梁的懸垂根部貼有應(yīng)變片或裝有應(yīng)變式應(yīng)力傳感器。
[0011] 限位柱連接固定到?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)上，懸臂梁支撐盤裝卡十二根懸臂梁試 件。
[0012] 懸臂梁支撐盤的質(zhì)量至少是十二根懸臂梁試件質(zhì)量總和的五倍;懸臂梁支撐盤的 質(zhì)量至少是上法蘭質(zhì)量的八倍;上法蘭與下法蘭的質(zhì)量相等。
[0013] 懸臂梁支撐盤的質(zhì)量控制在50kg-100kg范圍內(nèi)。
[0014] 所述的試驗(yàn)裝置由一個(gè)或多個(gè)試驗(yàn)單元構(gòu)成，將每個(gè)試驗(yàn)單元上下疊加安裝構(gòu)成 多試驗(yàn)單元的試驗(yàn)裝置。
[0015] 利用上述的沖擊環(huán)境下譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的試驗(yàn)裝置所實(shí)施的試驗(yàn)方法，其特 征在于:該方法主要步驟為：
[0016] ①，測(cè)量計(jì)算多組試驗(yàn)單元中單個(gè)試驗(yàn)單元的固有頻率，之后將該試驗(yàn)單元固定 安裝在沖擊試驗(yàn)機(jī)上，由沖擊試驗(yàn)機(jī)對(duì)該試驗(yàn)裝置加載所需的豎直方向沖擊載荷，再通過(guò) 懸臂梁試件(3)上的應(yīng)變片或應(yīng)變式應(yīng)力傳感器(20)監(jiān)測(cè)到的沖擊過(guò)程中懸臂梁試件(3) 的最大應(yīng)力響應(yīng)，繪制出懸臂梁試件的頻率-應(yīng)力曲線；
[0017] ②，將另一組單個(gè)的試驗(yàn)單元疊加安裝在①中所述的單個(gè)實(shí)驗(yàn)單元上，組成的雙 層彈性安裝試驗(yàn)裝置，之后對(duì)該雙層彈性安裝試驗(yàn)裝置進(jìn)行與①相同的沖擊試驗(yàn)，并繪制 出懸臂梁試件(3)的頻率-應(yīng)力曲線，此曲線對(duì)比①中應(yīng)力響應(yīng)曲線的波峰處會(huì)出現(xiàn)明顯的 波谷，即譜跌效應(yīng)；
[0018] ③，重復(fù)②過(guò)程可獲得多層彈性安裝試驗(yàn)裝置的懸臂梁試件（3)的譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng) 的應(yīng)力響應(yīng)情況。
[0019] 懸臂梁試件由末端開孔懸臂梁及質(zhì)量塊組成，質(zhì)量塊與懸臂梁通過(guò)螺栓螺母連接 固定，對(duì)于不同的試驗(yàn)需求，可按照式（1)，保持懸臂梁的截面面積固定不變改變其長(zhǎng)度，或 保持懸臂梁形狀參數(shù)不變改變其末端懸掛的質(zhì)量塊質(zhì)量，選取最多十二根不同固有頻率的 懸臂梁試件進(jìn)行沖擊試驗(yàn)：
[0020]
(1)
[0021]式中，fn表示懸臂梁在沖擊方向的一階固有頻率，E表示懸臂梁的彈性模量，I表示 懸臂梁的截面慣性矩，A表示懸臂梁的截面面積，L表示懸臂梁的長(zhǎng)度，m表示質(zhì)量塊質(zhì)量。 [0022]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：
[0023] (1)所述試驗(yàn)裝置可同時(shí)進(jìn)行最多十二根懸臂梁的沖擊試驗(yàn)，避免試驗(yàn)環(huán)境變化 對(duì)結(jié)果的干擾。
[0024] (2)所述試驗(yàn)裝置可進(jìn)行更為復(fù)雜的多自由度系統(tǒng)譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)研究試 驗(yàn)。
[0025] (3)所述試驗(yàn)裝置可承受多種沖擊波形的沖擊試驗(yàn)。
[0026] (4)懸臂梁試件的固有頻率可通過(guò)改變質(zhì)量塊質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整變化，方便快捷。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖2為本發(fā)明的上法蘭及下法蘭示意圖。
[0029] 圖3為本發(fā)明的懸臂梁支撐盤的俯視圖
[0030] 圖4為圖3的A-A剖視圖。
[0031 ]圖5為本發(fā)明中懸臂梁試件裝卡到懸臂梁支撐盤時(shí)的剖視圖。
[0032] 圖6為圖1中試驗(yàn)裝置疊加安裝組成的二自由度雙層彈性安裝試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0033] 圖7為圖1和圖6所示的試驗(yàn)裝置進(jìn)行沖擊試驗(yàn)得到的懸臂梁試件頻率-應(yīng)力雙對(duì) 數(shù)關(guān)系曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明：
[0035] 沖擊環(huán)境下譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置包括一個(gè)或多個(gè)試驗(yàn)單 元，該試驗(yàn)單元包括:下法蘭11、彈簧10、上法蘭9、懸臂梁支撐盤2、限位柱1和懸臂梁試件3; 下法蘭11連接限位柱1底部，彈簧10套在限位柱1外圍并下端固定到下法蘭11的四個(gè)凸緣 上，彈簧10可以為四根。上法蘭9穿過(guò)限位柱1與彈簧10的上端連接固定;懸臂梁支撐盤2穿 過(guò)限位柱1并與上法蘭9連接固定;懸臂梁支撐盤2可以通過(guò)螺栓7和螺母8與上法蘭9連接固 定;懸臂梁試件3插接在懸臂梁支撐盤2的側(cè)壁四周。
[0036] 懸臂梁試件3包括:懸臂梁21和質(zhì)量塊5;所述質(zhì)量塊5位于懸臂梁21末端，質(zhì)量塊5 通過(guò)螺栓4螺母6配合與懸臂梁21連接固定。進(jìn)行試驗(yàn)前可改變懸臂梁21的長(zhǎng)度或質(zhì)量塊5 的質(zhì)量來(lái)獲取不同固有頻率的懸臂梁試件3。
[0037] 懸臂梁支撐盤2上開有沉頭螺紋孔矩形孔18,螺紋孔如圖4所示的15、16所示，圖中 所示為兩個(gè)，沉頭螺紋孔的軸向與懸臂梁支撐盤2的軸向相同，矩形孔18開在懸臂梁支撐盤 2的側(cè)面，矩形孔18的長(zhǎng)度方向與懸臂梁支撐盤2的徑向相同，懸臂梁21插進(jìn)矩形孔18內(nèi)，懸 臂梁21插進(jìn)矩形孔18內(nèi)的部分設(shè)置有上墊片19和下墊片22,上墊片19和下墊片22分別設(shè)置 在懸臂梁21的上面和下面，六角螺釘穿過(guò)沉頭螺紋孔15、16并壓住上壓緊墊片19,通過(guò)壓緊 墊片19來(lái)鎖緊所述懸臂梁試件3。六角螺釘為兩個(gè)，如圖5所示的12、13。
[0038]懸臂梁21的懸垂根部貼有應(yīng)變片或裝有應(yīng)變式應(yīng)力傳感器20,用于檢測(cè)沖擊試驗(yàn) 中懸臂梁試件3的應(yīng)力響應(yīng)。
[0039]限位柱1連接固定到?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)上，懸臂梁支撐盤5最多可裝卡十二根懸 臂梁試件3。
[0040]懸臂梁支撐盤2的質(zhì)量至少是十二根懸臂梁試件3質(zhì)量總和的五倍;懸臂梁支撐盤 2的質(zhì)量至少是上法蘭9質(zhì)量的八倍;上法蘭9與下法蘭11的質(zhì)量基本相等。
[0041 ] 懸臂梁支撐盤2的質(zhì)量應(yīng)控制在50kg_100kg范圍內(nèi)。
[0042]所述的試驗(yàn)裝置由一個(gè)或多個(gè)試驗(yàn)單元構(gòu)成，將每個(gè)試驗(yàn)單元上下疊加安裝構(gòu)成 多試驗(yàn)單元的試驗(yàn)裝置。也就是說(shuō)疊加之后構(gòu)成雙層或多層彈性安裝(二自由度及多自由 度系統(tǒng)）的譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的試驗(yàn)裝置。
[0043] 懸臂梁試件由末端開孔懸臂梁及質(zhì)量塊組成，質(zhì)量塊與懸臂梁通過(guò)螺栓螺母連接 固定，對(duì)于不同的試驗(yàn)需求，可按照式（1)，保持懸臂梁的截面面積固定不變改變其長(zhǎng)度，或 保持懸臂梁形狀參數(shù)不變改變其末端懸掛的質(zhì)量塊質(zhì)量，選取最多十二根不同固有頻率的 懸臂梁試件進(jìn)行沖擊試驗(yàn)：
[0044]
(1)
[0045]瓦甲，tn衣不窓臂梁仕/甲宙萬(wàn)冋的一階固有頻率，E表示懸臂梁的彈性模量，I表示 懸臂梁的截面慣性矩，A表示懸臂梁的截面面積，L表示懸臂梁的長(zhǎng)度，m表示質(zhì)量塊質(zhì)量。
[0046] 在懸臂梁支撐盤2上設(shè)置有四個(gè)限位孔14和四個(gè)螺栓孔17。限位孔14用于穿過(guò)限 位柱1;螺栓7穿過(guò)螺栓孔17與螺母8配合；內(nèi)六角螺釘12、13與沉頭螺紋孔16、15配合鎖緊位 于矩形孔18中孔的懸臂梁試件3。
[0047] 綜上所述，下法蘭和上法蘭通過(guò)與四根圓柱式拉壓彈簧連接組成彈簧支架，彈簧 支架可裝卡到?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)上；
[0048] 懸臂梁支撐盤與上法蘭通過(guò)螺栓螺母連接固定，其周圍均布陣列了十二個(gè)矩形 孔，為方便加工，支撐盤可由兩塊圓盤拼接制造，所述方孔內(nèi)用內(nèi)六角螺釘鎖緊懸臂梁試 件，懸臂梁試件鎖緊處上下均安放墊片，懸臂梁懸垂根部貼應(yīng)變片或安裝應(yīng)變式應(yīng)力傳感 器，用于檢測(cè)沖擊試驗(yàn)中懸臂梁的應(yīng)力響應(yīng)；
[0049] 四根限位柱裝卡在沖擊試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)上，彈簧支架和懸臂梁支撐盤均穿過(guò)限位柱安 裝，用于約束試驗(yàn)裝置的自由度。
[0050] 進(jìn)行試驗(yàn)前，準(zhǔn)備至少二組所述的試驗(yàn)單元，測(cè)量每組試驗(yàn)單元的總體固有頻率； 將所述一組試驗(yàn)裝置固定安裝在沖擊試驗(yàn)機(jī)上，組成單層彈性安裝試驗(yàn)裝置;將所述試驗(yàn) 裝置疊加安裝到所述單層彈性安裝試驗(yàn)裝置上，變?yōu)殡p層彈性安裝及多層彈性安裝的譜跌 效應(yīng)試驗(yàn)裝置;依次對(duì)單層彈性安裝試驗(yàn)裝置、雙層及多層彈性安裝試驗(yàn)裝置進(jìn)行相同的 沖擊試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，由沖擊試驗(yàn)機(jī)對(duì)所述譜跌效應(yīng)試驗(yàn)裝置加載所需的豎直方向沖擊載荷， 再通過(guò)懸臂梁試件上的應(yīng)變片或應(yīng)變式應(yīng)力傳感器監(jiān)測(cè)到的沖擊過(guò)程中懸臂梁試件的最 大應(yīng)力響應(yīng)，繪制出懸臂梁試件的頻率-應(yīng)力曲線，其中，最底層懸臂梁試件的頻率-應(yīng)力曲 線會(huì)在所述多層彈性安裝試驗(yàn)裝置的上層試驗(yàn)裝置的固有頻率對(duì)應(yīng)的應(yīng)力曲線處出現(xiàn)明 顯的波谷，即譜跌效應(yīng)。改變沖擊條件和懸臂梁試件的固有頻率，可研究不同情況下的譜跌 效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的規(guī)律。
[0051] 懸臂梁試件3裝卡到懸臂梁支撐盤2時(shí)的結(jié)構(gòu)如圖5所示，
[0052] 將圖1所示的試驗(yàn)單元整體疊加安裝可獲得雙層或多層彈性安裝(二自由度或多 自由度系統(tǒng)）的譜跌效應(yīng)試驗(yàn)裝置，其中雙層彈性安裝譜跌效應(yīng)試驗(yàn)裝置如圖6所示。
[0053] 一種沖擊環(huán)境下譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的測(cè)試方法為:①，測(cè)量計(jì)算多組如圖1所示 的單層彈性安裝試驗(yàn)裝置的固有頻率，之后將其中一組試驗(yàn)裝置固定安裝在沖擊試驗(yàn)機(jī) 上，由沖擊試驗(yàn)機(jī)對(duì)該試驗(yàn)裝置加載所需的豎直方向沖擊載荷，再通過(guò)懸臂梁試件3上的應(yīng) 變片或應(yīng)變式應(yīng)力傳感器20監(jiān)測(cè)到的沖擊過(guò)程中懸臂梁試件3的最大應(yīng)力響應(yīng)，繪制出懸 臂梁試件的頻率-應(yīng)力曲線。②，將另一組如圖1所示的單層彈性安裝試驗(yàn)裝置疊加安裝在 上述單層彈性安裝試驗(yàn)裝置上，組成的雙層彈性安裝試驗(yàn)裝置如圖6所示，之后對(duì)該雙層彈 性安裝試驗(yàn)裝置進(jìn)行與①相同的沖擊試驗(yàn)，并繪制出懸臂梁試件3的頻率-應(yīng)力曲線，此曲 線對(duì)比①中應(yīng)力響應(yīng)曲線的波峰處會(huì)出現(xiàn)明顯的波谷，即譜跌效應(yīng)。③，重復(fù)②過(guò)程可獲得 多層彈性安裝試驗(yàn)裝置的懸臂梁試件3的譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力響應(yīng)情況。
[0054]其中，單層彈性安裝與雙層彈性安裝的對(duì)比試驗(yàn)效果如圖7所示，在20Hz處對(duì)應(yīng)的 下層懸臂梁應(yīng)力響應(yīng)曲線對(duì)比單層安裝時(shí)懸臂梁應(yīng)力響應(yīng)曲線的波峰位置出現(xiàn)了明顯的 波谷，即譜跌效應(yīng)。
[0055]本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，操作過(guò)程科學(xué)方便，通過(guò)懸臂梁試件模擬艦船設(shè)備內(nèi)的零部件， 仿真艦船設(shè)備在受到水下非接觸爆炸沖擊時(shí)應(yīng)力響應(yīng)情況，試驗(yàn)效果真實(shí)可靠，對(duì)譜跌效 應(yīng)及其對(duì)應(yīng)應(yīng)力響應(yīng)規(guī)律的研究具有較大的應(yīng)用價(jià)值與軍事意義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 沖擊環(huán)境下譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的試驗(yàn)裝置，其特征在于：該試驗(yàn)裝置包括一個(gè)或 多個(gè)試驗(yàn)單元，該試驗(yàn)單元包括:下法蘭（11)、彈黃（10)、上法蘭(9)、懸臂梁支撐盤(2)、限 位柱（1)和懸臂梁試件(3);下法蘭（11)連接限位柱（1)底部，彈黃（10)套在限位柱（1)外圍 并下端固定到下法蘭（11)的四個(gè)凸緣上，上法蘭(9)穿過(guò)限位柱（1)與彈黃（10)的上端連接 固定;懸臂梁支撐盤(2)穿過(guò)限位柱（1)并與上法蘭(9)連接固定;懸臂梁試件(3)插接在懸 臂梁支撐盤(2)的側(cè)壁四周。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊環(huán)境下譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的試驗(yàn)裝置，其特征在于:懸 臂梁試件(3)包括:懸臂梁(21)和質(zhì)量塊(5);所述質(zhì)量塊(5)位于懸臂梁(21)末端，質(zhì)量塊 (5)通過(guò)螺栓(4)螺母(6)配合與懸臂梁(21)連接固定。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的沖擊環(huán)境下譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的試驗(yàn)裝置，其特征在于:懸 臂梁支撐盤(2)上開有沉頭螺紋孔(15、16)和矩形孔(18)，沉頭螺紋孔的軸向與懸臂梁支撐 盤(2)的軸向相同，矩形孔（18)開在懸臂梁支撐盤(2)的側(cè)面，矩形孔（18)的長(zhǎng)度方向與懸 臂梁支撐盤(2)的徑向相同，懸臂梁(21)插進(jìn)矩形孔(18)內(nèi)，懸臂梁(21)插進(jìn)矩形孔（18)內(nèi) 的部分設(shè)置有上墊片（19)和下墊片(22)，上墊片（19)和下墊片(22)分別設(shè)置在懸臂梁(21) 的上面和下面，六角螺釘（12、13)穿過(guò)沉頭螺紋孔（15、16)并壓住上壓緊墊片（19)，通過(guò)壓 緊墊片（19)來(lái)鎖緊所述懸臂梁試件(3)。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的沖擊環(huán)境下譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的試驗(yàn)裝置，其特征在于:懸 臂梁(21)的懸垂根部貼有應(yīng)變片或裝有應(yīng)變式應(yīng)力傳感器(20)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊環(huán)境下譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的試驗(yàn)裝置，其特征在于:限 位柱(1)連接固定到?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)上，懸臂梁支撐盤(5)裝卡十二根懸臂梁試件(3)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊環(huán)境下譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的試驗(yàn)裝置，其特征在于:懸 臂梁支撐盤(2)的質(zhì)量至少是十二根懸臂梁試件(3)質(zhì)量總和的五倍;懸臂梁支撐盤(2)的 質(zhì)量至少是上法蘭(9)質(zhì)量的八倍;上法蘭(9)與下法蘭（11)的質(zhì)量相等。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的沖擊環(huán)境下譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的試驗(yàn)裝置，其特征在于:懸 臂梁支撐盤(2)的質(zhì)量控制在50kg-100kg范圍內(nèi)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊環(huán)境下譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所 述的試驗(yàn)裝置由一個(gè)或多個(gè)試驗(yàn)單元構(gòu)成，將每個(gè)試驗(yàn)單元上下疊加安裝構(gòu)成多試驗(yàn)單元 的試驗(yàn)裝置。9. 利用權(quán)利要求1所述的沖擊環(huán)境下譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的試驗(yàn)裝置所實(shí)施的試驗(yàn)方 法，其特征在于:該方法主要步驟為： ① ，測(cè)量計(jì)算多組試驗(yàn)單元中單個(gè)試驗(yàn)單元的固有頻率，之后將該試驗(yàn)單元固定安裝 在沖擊試驗(yàn)機(jī)上，由沖擊試驗(yàn)機(jī)對(duì)該試驗(yàn)裝置加載所需的豎直方向沖擊載荷，再通過(guò)懸臂 梁試件(3)上的應(yīng)變片或應(yīng)變式應(yīng)力傳感器(20)監(jiān)測(cè)到的沖擊過(guò)程中懸臂梁試件(3)的最 大應(yīng)力響應(yīng)，繪制出懸臂梁試件的頻率-應(yīng)力曲線； ② ，將另一組單個(gè)的試驗(yàn)單元疊加安裝在①中所述的單個(gè)實(shí)驗(yàn)單元上，組成的雙層彈 性安裝試驗(yàn)裝置，之后對(duì)該雙層彈性安裝試驗(yàn)裝置進(jìn)行與①相同的沖擊試驗(yàn)，并繪制出懸 臂梁試件（3)的頻率-應(yīng)力曲線，此曲線對(duì)比①中應(yīng)力響應(yīng)曲線的波峰處會(huì)出現(xiàn)明顯的波 谷，即譜跌效應(yīng)； ③ ，重復(fù)②過(guò)程可獲得多層彈性安裝試驗(yàn)裝置的懸臂梁試件(3)的譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)的應(yīng) 力響應(yīng)情況。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的沖擊環(huán)境下譜跌效應(yīng)對(duì)應(yīng)力響應(yīng)的試驗(yàn)方法，其特征在于： 懸臂梁試件由末端開孔懸臂梁及質(zhì)量塊組成，質(zhì)量塊與懸臂梁通過(guò)螺栓螺母連接固定，對(duì) 于不同的試驗(yàn)需求，可按照式（1)，保持懸臂梁的截面面積固定不變改變其長(zhǎng)度，或保持懸 臂梁形狀參數(shù)不變改變其末端懸掛的質(zhì)量塊質(zhì)量，選取最多十二根不同固有頻率的懸臂梁 試件進(jìn)行沖擊試驗(yàn)：(1) 式中，fn表示懸臂梁在沖擊方向的一階固有頻率，E表示懸臂梁的彈性模量，I表示懸臂 梁的截面慣性矩，A表示懸臂梁的截面面積，L表示懸臂梁的長(zhǎng)度，m表示質(zhì)量塊質(zhì)量。
【文檔編號(hào)】G01M7/08GK105938039SQ201610167754
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年3月19日
【發(fā)明人】張凱, 閆明, 于博洋, 金昊
【申請(qǐng)人】沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)