一種模擬車輛碰撞的落錘沖擊試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于車輛碰撞測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)試件施加模擬車輛撞擊的落錘沖擊試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]工程結(jié)構(gòu)在服役過(guò)程中，不可避免的會(huì)遭受各種可能的偶然性沖擊荷載作用，如車輛的碰撞。地下車庫(kù)、多層停車場(chǎng)以及車流量大的臨街建筑底層的承重柱易遭受車輛撞擊(事故性碰撞或惡意撞擊)，城市立交橋及高速公路跨線橋橋墩遭受車輛撞擊的事件更是屢見(jiàn)報(bào)道。這些荷載在一些重要的和有特殊要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要加以考慮。在研宄結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗車輛沖擊動(dòng)態(tài)力學(xué)性能中，實(shí)車碰撞試驗(yàn)成本高昂，獲取的信息有限，而落錘沖擊加載安全可控，重復(fù)性好，故在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)試件進(jìn)行落錘沖擊加載試驗(yàn)是研宄其抗沖擊動(dòng)力響應(yīng)很好的選擇。
[0003]不過(guò)常規(guī)的落錘沖擊加載試驗(yàn)往往是剛性沖擊，采用剛性錘頭模擬車輛碰撞，接觸剛度過(guò)大，與實(shí)際車輛碰撞過(guò)程中車身會(huì)產(chǎn)生變形及潰縮現(xiàn)象不符。此外，在剛性沖擊接觸瞬間，試件碰撞接觸區(qū)域的應(yīng)變率過(guò)高，相對(duì)于實(shí)際車輛碰撞時(shí)，試件材料處于非真實(shí)的受力狀態(tài)，局部的損傷破壞與動(dòng)態(tài)受力特性均與實(shí)際情況不符。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于:針對(duì)常規(guī)的落錘沖擊加載試驗(yàn)裝置不能有效模擬車輛碰撞荷載的缺陷，提供一種新型的模擬車輛碰撞的落錘沖擊試驗(yàn)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛在碰撞過(guò)程中的潰縮變形及有效模擬試件和材料真實(shí)的受力狀態(tài)。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種模擬車輛碰撞的落錘沖擊試驗(yàn)裝置，包括可模擬車輛碰撞潰縮的落錘2 ;所述落錘2包括可潰縮錘頭20和配重承臺(tái)23，其中可潰縮錘頭20用于撞擊試件并傳遞撞擊力，所述配重承臺(tái)23用于設(shè)置配重塊24 ;所述可潰縮錘頭20通過(guò)滑移結(jié)構(gòu)與配重承臺(tái)23同軸裝配，并在所述可潰縮錘頭20和配重承臺(tái)23之間設(shè)有潰縮彈簧22，所述潰縮彈簧22端部通過(guò)力傳感器21與可潰縮錘頭20或配重承臺(tái)23連接；模擬撞擊的試驗(yàn)柱5兩端分別在試驗(yàn)承臺(tái)3上根據(jù)需要的邊界條件約束固定，所述落錘2整體通過(guò)升降機(jī)構(gòu)起吊，并對(duì)試驗(yàn)柱5的待加載部位進(jìn)行自由落體撞擊試驗(yàn)。
[0006]進(jìn)一步的，所述可潰縮錘頭20和配重承臺(tái)23之間的滑移結(jié)構(gòu)為滑槽23a以及滑動(dòng)插裝在滑槽內(nèi)的滑動(dòng)凸起20a，所述配重承臺(tái)23底部或可潰縮錘頭20的頂部開(kāi)設(shè)軸向的盲孔作為滑槽23a，滑動(dòng)連接的另一部件上通過(guò)力傳感器21剛性連接柱體作為滑動(dòng)凸起20ao
[0007]進(jìn)一步的，所述潰縮彈簧22套裝在滑動(dòng)凸起20a上，潰縮彈簧22 —端與滑動(dòng)凸起上剛性固定的力傳感器21接觸，另一端與滑槽23a端面抵接。
[0008]進(jìn)一步的，所述落錘2還包括有自鎖機(jī)構(gòu)27，所述自鎖機(jī)構(gòu)27包括兩個(gè)自鎖塊，所述自鎖塊中間位置分別通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)銷27c實(shí)現(xiàn)可轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置，自鎖塊的一端分別連接至一壓縮的預(yù)緊彈簧28兩端，將自鎖塊的另一端壓緊抵接在一起；所述自鎖機(jī)構(gòu)27對(duì)稱設(shè)置在可潰縮錘頭20和配重承臺(tái)23之間的滑移結(jié)構(gòu)兩側(cè)，其中，所述滑動(dòng)凸起20a上設(shè)有限位銷釘26，所述滑槽23a的側(cè)面設(shè)有軸向的限位槽29，所述限位銷釘26嵌裝在限位槽29內(nèi)并部分伸出限位槽，所述自鎖機(jī)構(gòu)27的自鎖塊對(duì)稱設(shè)置在限位槽29的兩側(cè)，兩個(gè)自鎖塊構(gòu)成“V”形，其尖端朝向錘頭潰縮方向，自鎖塊的頂端抵接位置位于限位槽的中線上，與限位槽29內(nèi)滑動(dòng)的限位銷釘26接觸。
[0009]在本發(fā)明中，所述配重塊24通過(guò)拉緊螺栓疊加固定在配重承臺(tái)23上，最上方的配重塊24設(shè)有活動(dòng)吊環(huán)25，用于起吊落錘整體。
[0010]在本發(fā)明中，所述落錘2配有導(dǎo)軌架I，所述導(dǎo)軌架I內(nèi)側(cè)設(shè)有豎直方向的錘頭導(dǎo)軌10，所述落錘2的配重承臺(tái)23、配重塊24及可潰縮錘頭的側(cè)邊均具有限位塊，所述限位塊嵌裝在錘頭導(dǎo)軌10中沿導(dǎo)軌下落。所述配重塊、配重承臺(tái)以及可潰縮錘頭均卡入所述錘頭導(dǎo)軌中，確?；溥^(guò)程安全可控。
[0011]進(jìn)一步的，所述錘頭導(dǎo)軌10的底部為可拆卸的活動(dòng)導(dǎo)軌11，對(duì)活動(dòng)導(dǎo)軌11進(jìn)行拆卸，可對(duì)落錘進(jìn)行調(diào)整。
[0012]進(jìn)一步的，所述導(dǎo)軌架I的頂部設(shè)有固定吊環(huán)12，鋼索繞過(guò)固定吊環(huán)與配重塊上方的活動(dòng)吊環(huán)25吊掛，通過(guò)固定吊環(huán)對(duì)落錘整體進(jìn)行升降。
[0013]在本發(fā)明中，所述試驗(yàn)柱5端部通過(guò)支座約束裝置4固支或鉸支在試驗(yàn)承臺(tái)3上，可根據(jù)具體的試驗(yàn)需要采用固支或鉸支或固支/鉸支組合使用。
[0014]進(jìn)一步的，所述支座約束裝置4包括支座蓋板41和支座緊固螺栓42，所述支座蓋板41通過(guò)支座緊固螺栓42將試驗(yàn)柱5的端部與試驗(yàn)承臺(tái)3拉緊固定。
[0015]可潰縮錘頭、力傳感器、配重承臺(tái)、配重塊、潰縮彈簧及自鎖機(jī)構(gòu)共同組成本發(fā)明的落錘，通過(guò)提升機(jī)構(gòu)提升落錘，實(shí)現(xiàn)了將額定配重的落錘提升至指定高度，通過(guò)落錘上的可潰縮錘頭實(shí)現(xiàn)錘頭潰縮功能，模擬車輛碰撞過(guò)程中發(fā)生的變形，利用自鎖機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)可潰縮錘頭在沖擊發(fā)生后的限位，避免潰縮過(guò)后，彈簧的彈性勢(shì)能不可控釋放對(duì)試驗(yàn)測(cè)試的影響，提高試驗(yàn)精度。
[0016]落錘做自由落體下落，當(dāng)可潰縮錘頭接觸到試驗(yàn)柱后，可潰縮錘頭和配重承臺(tái)之間的滑移結(jié)構(gòu)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，結(jié)合潰縮彈簧的壓縮過(guò)程，模擬汽車碰撞過(guò)程保險(xiǎn)杠的潰縮變形過(guò)程，隨著錘頭沖擊力的進(jìn)一步增長(zhǎng)，潰縮量的不斷增長(zhǎng)，可潰縮錘頭上部滑動(dòng)凸起與配重承臺(tái)的滑槽頂面剛性觸底后，模擬車輛碰撞過(guò)程中底盤(pán)與發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)試驗(yàn)柱的剛性碰撞，滑移結(jié)構(gòu)在相對(duì)滑移過(guò)程中，限位銷釘沿限位槽將自鎖機(jī)構(gòu)的自鎖塊抵接端頂開(kāi)，限位銷釘越過(guò)自鎖塊的抵接位置后，自鎖塊在預(yù)緊彈簧的彈力作用下，重新抵接鎖緊，并將限位銷釘頂在自鎖塊上方，防止壓縮后的潰縮彈簧回彈，此時(shí)潰縮彈簧上存儲(chǔ)的彈性勢(shì)能不能釋放，避免了因彈性勢(shì)能不可控的釋放對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾。在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，錘頭沖擊力由力傳感器測(cè)得，試驗(yàn)柱的擾度、加速度等信息由外部傳感器測(cè)得。
[0017]由上所述，本發(fā)明針對(duì)常規(guī)的落錘試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，配置可潰縮的錘頭，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)落錘試驗(yàn)?zāi)M車輛撞擊的測(cè)試，試驗(yàn)過(guò)程中能真實(shí)模擬車輛沖擊荷載，試驗(yàn)精度高，試驗(yàn)過(guò)程安全可靠，并且試驗(yàn)錘頭可重復(fù)測(cè)試，成本遠(yuǎn)低于常規(guī)的實(shí)車碰撞試驗(yàn)，可在結(jié)構(gòu)抗車輛沖擊試驗(yàn)以及車輛生產(chǎn)及研發(fā)領(lǐng)域進(jìn)行推廣。
[0018]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明的落錘沖擊試驗(yàn)裝置的整體示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明中的導(dǎo)軌架和落錘的安裝示意圖。
[0021]圖3為圖2中的A向剖視圖，為導(dǎo)軌架與錘頭導(dǎo)軌的示意圖。
[0022]圖4為本發(fā)明中的落錘正視圖。
[0023]圖5為本發(fā)明中的落錘分解示意圖。
[0024]圖6為本發(fā)明中的自鎖機(jī)構(gòu)示意圖。
[0025]圖7為本發(fā)明的可潰縮錘頭的剛度曲線示意圖。
[0026]圖中標(biāo)號(hào):
[0027]1-導(dǎo)軌架，10-錘頭導(dǎo)軌，11-活動(dòng)導(dǎo)軌，12-固定吊環(huán)，
[0028]2-落錘，20-可潰縮錘頭，20a-滑動(dòng)凸起，21-力傳感器，22-潰縮彈簧，23-配重承臺(tái)，23a-滑槽，23b-承臺(tái)限位塊，24-配重塊，24a-配重限位塊，25-活動(dòng)吊環(huán)，26-限位銷釘，27-自鎖機(jī)構(gòu)，27a-第一自鎖塊，27b-第二自鎖塊，27c-轉(zhuǎn)動(dòng)銷，28-預(yù)緊彈簧，29-限位槽，
[0029]3-試驗(yàn)承臺(tái)，
[0030]4-支座約束裝置，41-支座蓋板，42-支座緊固螺栓，43-支座輥軸，
[0031]5-試驗(yàn)柱。
【具體實(shí)施方式】
[0032]實(shí)施例
[0033]參見(jiàn)圖1和圖2，一種模擬車輛碰撞的落錘沖擊試驗(yàn)裝置，包括導(dǎo)軌架1、落錘2、配重承臺(tái)3、支座約束裝置4，落錘2與升降機(jī)構(gòu)連接，通過(guò)導(dǎo)軌架I提升，結(jié)合參見(jiàn)圖3，導(dǎo)軌架的內(nèi)側(cè)設(shè)有豎直的錘頭導(dǎo)軌10，混凝土的試驗(yàn)柱5兩端通過(guò)支座約束裝置4支撐在試驗(yàn)承臺(tái)3上，試驗(yàn)柱5的中間段架設(shè)與落錘2的正下方，通過(guò)落錘2沿錘頭導(dǎo)軌10做自由落體與試驗(yàn)柱5中部發(fā)生碰撞進(jìn)行試驗(yàn)。
[0034]具體參見(jiàn)圖4和圖5，落錘2可模擬車輛碰撞潰縮的過(guò)程，包括可潰縮錘頭20和配重承臺(tái)23，其中可潰縮錘頭20用于撞擊試件并傳遞撞擊力，配重承臺(tái)23用于設(shè)置配重塊24，配重塊24通過(guò)拉緊螺栓疊加固定在配重承臺(tái)23上，最上方的配重塊24設(shè)有活動(dòng)吊環(huán)25，用于起吊落錘整體，對(duì)應(yīng)的，導(dǎo)軌架I的頂部設(shè)有固定吊環(huán)12，升降機(jī)構(gòu)連接的鋼索繞過(guò)固定吊環(huán)與配重塊上方的活動(dòng)吊環(huán)25吊掛，通過(guò)固定吊環(huán)對(duì)落錘整體進(jìn)行升降。可潰縮錘頭20通過(guò)滑移結(jié)構(gòu)與配重承臺(tái)23同軸裝配，并在可潰縮錘頭20和配重承臺(tái)23之間設(shè)有潰縮彈簧22，潰縮彈簧22端部通過(guò)力傳感器21與可潰縮錘頭20或配重承臺(tái)23連接；模擬撞擊的試驗(yàn)柱5兩端分別固定支撐在試驗(yàn)承臺(tái)3上并約束固定，落錘2整體通過(guò)升降機(jī)構(gòu)起吊，并對(duì)試驗(yàn)柱5的中間部位進(jìn)行自由落體撞擊試驗(yàn)。
[0035]對(duì)應(yīng)圖3中的導(dǎo)軌架的錘頭導(dǎo)軌10，落錘2的配重承臺(tái)23側(cè)邊設(shè)有承臺(tái)限位塊23b，配重塊24的側(cè)邊設(shè)有配重限位塊24b，可潰縮錘頭20的側(cè)邊也設(shè)置成限位塊狀的扁長(zhǎng)型，所有限位塊均嵌裝在錘頭導(dǎo)軌10中沿導(dǎo)軌下落，配重塊、配重承臺(tái)以及可潰縮錘頭均卡入錘頭導(dǎo)軌中，確?；溥^(guò)程安全可