[发明专利]多落锤毫秒级延期加载实验系统

说明书

技术领域

本发明公开了多落锤毫秒级延期加载实验系统，属于落锤冲击实验的技术领域。

背景技术

建（构）筑物在使用年限中要承受各种环境荷载，例如，拆除爆破施工中的结构倒塌触地、结构周围的强夯施工、爆炸冲击荷载以及意外事件产生的冲击荷载等，这些事件产生的能量以波的形式向四周传播，结构在波到达时会产生振动，严重时会发生破坏，从而导致灾害的发生。

由于本实验所研究的内容涉及到人类的生产生活安全，已引起许多学者的关注。环境激励作用属于典型的高加载率多次冲击现象，国内外有关这方面的研究很多，主要通过理论分析、实验研究及计算机数值模拟这三种方法。现有的成果集中在理论分析和计算机数值模拟，但获得的成果并不能应用于实际，只有定性分析。主要原因有三个方面：（1）研究内容为高加载率下动力学过程，现有的理论研究不足，均建立在大量的假设条件下；（2）计算机数值模拟成果较多，但数值模拟需要现场实测数据或实验数据来推导出材料参数；（3）实验研究很少，目前没有模拟高加载率多次冲击的实验设备，现有数据均来自场地爆炸测试。

爆炸是典型的高加载率动力学问题，而现有的环境荷载也均呈现爆炸力学特性，所以爆炸测试是模拟环境荷载的最佳方法。但最近几年场地爆炸测试实验方面做的较少，主要是因为炸药的提供和爆破实施的审批，现今炸药由当地公安部门严格控制，审批过程更是相当困难。现有的其他方式尚不能模拟高加载率多次冲击现象，本实验研究最终目的是对建（构）筑物的安全进行评价。而建（构）筑物的固有频率是2~10Hz，环境荷载以振动波的形式释放能量，并且大部分高频振动波被耗散在地表下的岩土介质中，到达建（构）筑物地基处的为低频振动波，并且2~10Hz的低频振动波能够与建（构）筑物发生共振，放大振动效应。所以针对低频振动波的特性，有些学者提出的以落锤冲击建（构）筑物附近地表的方式来研究环境荷载下建构筑物的安全。

落锤实验是利用落锤重力自由下落冲击的实验，一般冲击地表，模拟低频振动波。但此方法是用单落锤冲击，并不符合环境荷载的力学本质，只能作为概化研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了多落锤毫秒级延期加载实验系统。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

       多落锤毫秒级延期加载实验系统，包括：电磁铁升降导轮箱、单片机、卷扬机、n个落锤装置、两个布局在同一高度的落锤升降导轮，n为大于1的自然数；其中：所述n个落锤装置中，每一个落锤装置包括一个落锤、一个吸盘电磁铁，以及穿过落锤中心、吸盘电磁铁中心的控制绳索；

       钢丝绳索的两端绕过所述两个落锤升降导轮的导轨后分别与电磁铁升降导轮箱的两个侧壁固定连接；落锤装置通过控制绳索导入电磁铁升降导轮箱腔体内，再经电磁铁升降导轮箱侧壁的导向孔导出；所述卷扬机与从电磁铁升降导轮箱侧壁导出的控制绳索连接。

所述多落锤毫秒级延期加载实验系统中，电磁铁升降导轮箱包括n个导轮，一个导轮对应控制一个落锤装置的升降，每一个导轮通过穿过其中心的支撑杆固定在电磁铁升降导轮箱的内侧壁上，每两个导轮之间的竖直距离为导轮的厚度。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：实现了高频振动条件下的加载试验；通过多毫秒级延时电路实现了多个电磁铁电路的毫秒延时开关，形成脉冲序列荷载，模拟实际环境荷载。

附图说明

图1为多落锤毫秒级延期加载实验系统的示意图。

图2为落锤装置的组装示意图。

图3为电磁铁升降导轮箱的内部结构。

图4为利用多落锤毫秒级加载实验系统做加载实验的示意图。

图5为利用多落锤毫秒级加载实验系统做加载实验时布置测点的示意图。

图6为51单片机毫秒延时电路设计电路图。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：

如图1所示的多落锤毫秒级延期加载实验系统，包括电磁铁升降导轮箱、单片机、卷扬机、5个落锤装置、布局在同一高度的落锤升降导轮A和落锤升降导轮B。落锤升降导轮A、落锤升降导轮B通过其中心处的连轴与三脚架固定连接。绳索两端穿过落锤升降导轮A、落锤升降导轮B的导轨后分别与电磁铁升降导轮箱的左右侧壁固定连接。落锤升降导轮A为双导轮。