[發(fā)明專利]數(shù)字化疲勞沖擊試驗(yàn)儀器及試驗(yàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711396710.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107941447A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁森;鄭長(zhǎng)升;袁麗華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M7/08
• 分類號(hào): G01M7/08;G01N3/303;G01N3/34
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司37221
• 代理人: 趙敏玲

1.數(shù)字化疲勞沖擊試驗(yàn)儀器，其特征在于，包括豎直設(shè)置的導(dǎo)軌，在所述的導(dǎo)軌上設(shè)有沿其上下移動(dòng)的沖擊錘頭，在所述的沖擊錘頭的上方設(shè)有用于實(shí)現(xiàn)沖擊錘頭自動(dòng)上下運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，在沖擊錘頭的下方設(shè)有用于夾緊實(shí)驗(yàn)試件的固定夾緊裝置；在沖擊錘頭上下運(yùn)動(dòng)的路徑上設(shè)有數(shù)據(jù)采集開(kāi)始開(kāi)關(guān)和兩個(gè)光電傳感器，在所述的沖擊錘頭上設(shè)有加速度傳感器和力傳感器；所述的加速度傳感器、力傳感器、光電傳感器與數(shù)據(jù)采集卡相連，所述的數(shù)據(jù)采集卡采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理裝置，所述的驅(qū)動(dòng)裝置和數(shù)據(jù)采集開(kāi)始開(kāi)關(guān)由控制系統(tǒng)控制，所述的控制系統(tǒng)能夠完成試件的沖擊次數(shù)可控，并通過(guò)各個(gè)傳感器實(shí)時(shí)獲取每次沖擊過(guò)程的物理參數(shù)，對(duì)試件實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)、多次連續(xù)沖擊，完成疲勞沖擊過(guò)程的全數(shù)字化描述。

2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字化疲勞沖擊試驗(yàn)儀器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括帶磁性開(kāi)關(guān)的氣缸，所述氣缸的活塞桿底部設(shè)有用于吸附?jīng)_擊錘頭的電磁鐵，靠該氣缸桿伸縮帶動(dòng)電磁鐵和沖擊錘頭往復(fù)上下沿著直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。

3.如權(quán)利要求2所述的數(shù)字化疲勞沖擊試驗(yàn)儀器，其特征在于，所述磁性開(kāi)關(guān)包括上位

磁性開(kāi)關(guān)和下位磁性開(kāi)關(guān)，所述的上位磁性開(kāi)關(guān)和下位磁性開(kāi)關(guān)被觸發(fā)后，氣缸控制閥換向。

4.如權(quán)利要求2所述的數(shù)字化疲勞沖擊試驗(yàn)儀器，其特征在于，所述氣缸通過(guò)支撐架安裝在所述的導(dǎo)軌前面，沿著所述的導(dǎo)軌上下移動(dòng)。

5.如權(quán)利要求2所述的數(shù)字化疲勞沖擊試驗(yàn)儀器，其特征在于，所述的固定夾緊裝置包括一個(gè)豎直設(shè)置的套筒，在所述的套筒內(nèi)安裝有與其同軸設(shè)置的支撐套，在所述的支撐套頂部設(shè)有壓環(huán)，所述的壓環(huán)和支撐套之間設(shè)有調(diào)整環(huán)。

6.如權(quán)利要求2所述的數(shù)字化疲勞沖擊試驗(yàn)儀器，其特征在于，在所述套筒的底部設(shè)有與控制系統(tǒng)相連的沖擊結(jié)束開(kāi)關(guān)，所述的沖擊結(jié)束開(kāi)關(guān)被沖擊錘頭觸發(fā)或者人為觸發(fā)，使得整個(gè)疲勞沖擊儀器停止沖擊。

7.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字化疲勞沖擊試驗(yàn)儀器，其特征在于，所述的控制系統(tǒng)上還安裝有沖擊開(kāi)始按鈕、沖擊準(zhǔn)備按鈕和沖擊停止按鈕。

8.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字化疲勞沖擊試驗(yàn)儀器，其特征在于，在所述的沖擊錘頭上安裝有遮光片，所述光電傳感器安裝在所述導(dǎo)軌的支撐架側(cè)面的底部；沖擊錘頭的遮光片反射光電傳感器的光，從而先后觸發(fā)兩個(gè)安裝間距嚴(yán)格控制的光電傳感器，通過(guò)兩個(gè)光電傳感器先后產(chǎn)生的脈沖上升沿或下降沿之間的時(shí)間差，由安裝間距與時(shí)間差的比值獲得沖擊錘頭的初始速度值。

9.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字化疲勞沖擊試驗(yàn)儀器，其特征在于，試驗(yàn)儀的直線導(dǎo)軌要通過(guò)導(dǎo)軌支撐架垂直于水平面安裝，導(dǎo)軌支撐架要通過(guò)多個(gè)膨脹螺絲牢固地安裝在平面度較高的鋼筋混凝土澆注的墻面上。

10.如權(quán)利要求1-9所述的數(shù)字化疲勞沖擊試驗(yàn)儀器進(jìn)行沖擊的控制方法，其特征在于，

控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)帶磁性開(kāi)關(guān)氣缸、氣缸控制換向閥、電磁鐵及沖擊次數(shù)的控制，當(dāng)氣缸桿向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，安裝在氣缸桿上的電磁鐵將沖擊錘頭吸起，當(dāng)與氣缸桿相連的活塞觸發(fā)到上位磁性開(kāi)關(guān)，電磁鐵斷電釋放沖擊錘頭；當(dāng)沖擊錘頭下降到臨近光電傳感器的位置時(shí)，數(shù)據(jù)采集開(kāi)始工作開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)，數(shù)據(jù)采集卡對(duì)沖擊過(guò)程中傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，當(dāng)沖擊錘頭繼續(xù)下降時(shí)，遮光片可以反射光電傳感器的光，數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)光電傳感器的信號(hào)有效采集；當(dāng)沖擊錘頭繼續(xù)下降時(shí)，沖擊錘頭開(kāi)始接觸工件，數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)對(duì)加速度傳感器與力傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行有效采集，分別測(cè)量沖擊過(guò)程中的沖擊加速度、沖擊接觸載荷和沖擊時(shí)間的數(shù)據(jù)，直至試件沖擊動(dòng)作完成，數(shù)據(jù)采集卡停止采集工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)試件的單次沖擊；

完成對(duì)試件的單次沖擊后，如果當(dāng)沖擊錘頭沖壞試件觸發(fā)到夾具底端的行程開(kāi)關(guān)時(shí)，或當(dāng)試件完成的疲勞沖擊次數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定沖擊次數(shù)，或人為按動(dòng)停止按鈕，整個(gè)儀器就自動(dòng)停止沖擊；否則，疲勞沖擊實(shí)驗(yàn)儀器就開(kāi)始了下一個(gè)循環(huán)的沖擊工作，在控制系統(tǒng)和安裝有數(shù)據(jù)采集卡的計(jì)算機(jī)的控制下，電磁鐵再次通電，氣缸控制閥換向，氣缸桿伸出，當(dāng)電磁鐵運(yùn)動(dòng)到與沖擊錘頭接觸時(shí)，電磁鐵吸住沖擊錘頭，氣缸活塞觸發(fā)下位磁性開(kāi)關(guān)動(dòng)作，氣缸控制閥再次換向，氣缸桿就會(huì)帶著電磁鐵向上運(yùn)動(dòng)，帶磁性開(kāi)關(guān)的氣缸提著電磁鐵把沖擊錘頭提升到設(shè)定高度，這時(shí)上位磁性開(kāi)關(guān)被活塞觸發(fā)，電磁鐵斷電釋放沖擊錘頭，就開(kāi)始了新的一輪疲勞沖擊循環(huán)；

直到達(dá)到設(shè)定的疲勞沖擊次數(shù)，或沖壞實(shí)驗(yàn)試件，或人為干預(yù)，儀器停止疲勞沖擊，在上述過(guò)程中，控制系統(tǒng)和安裝有數(shù)據(jù)采集卡的計(jì)算機(jī)控制了疲勞沖擊的次數(shù)，再通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件全自動(dòng)的多次連續(xù)疲勞沖擊，數(shù)字化地描述試件疲勞破壞歷程；

力傳感器與加速度傳感器及光電傳感器和數(shù)據(jù)采集卡所構(gòu)成的數(shù)據(jù)測(cè)試系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)力傳感器、加速度傳感器及光電傳感器信號(hào)，計(jì)算機(jī)對(duì)該信號(hào)完成進(jìn)一步的分析處理后，并能同時(shí)獲得沖擊速度、位移、沖擊能量、沖擊錘頭加速度、沖擊錘頭慣性力、沖擊接觸力和時(shí)間之中任何兩個(gè)或多個(gè)物理量之間的變化關(guān)系。