[发明专利]一种可实现消除惯性力影响的落锤冲击拉伸试验梁式转换装置

说明书

技术领域

本发明属于试验设备技术领域，特别涉及一种可实现消除惯性力影响的落锤冲击拉伸试验梁式转换装置。

背景技术

目前，进行结构抗冲击性能拉伸试验的设备根据材料加载应变率的范围主要可分为两种，分别对应于高应变率时采用的霍普金森杆试验装置和中等速度冲击时采用的落锤冲击装置，以及低速冲击时采用快速加载作动器。在实际工程中大量的实例都属于中低速冲击过程，对于此类问题的试验，落锤冲击装置是一种简单、可靠的加载装置。

在现有落锤竖向冲击拉伸转换装置中，落锤沿导轨竖直落下，竖向冲击试验台座上固定的试件，从而研究试件在冲击荷载下的动态力学性能。但由于落锤冲击惯性力的存在，置于落锤内的力传感器将同时测得惯性力，从而影响合理评估结构构件抗冲击能力。而且竖向冲击拉伸转换装置结构复杂，试验试件尺寸受限，无法进行大尺寸试验。在现有落锤冲击拉伸试验桁架转换装置中，落锤沿导轨竖直落下，竖向冲击撞击块，通过桁架转换装置将落锤的竖向冲击荷载转换为水平拉伸荷载，从而消除惯性力影响，但由于桁架节点构造复杂，特别是桁架自身侧向刚度小，易导致桁架出现节点破坏或整体失稳破坏，影响到试验数据的稳定性和准确性。同时，现有装置没有限位装置，无法实现精确加载，影响到装置的适用性。

发明内容

针对现有落锤竖向冲击拉伸转换装置测量荷载时不易合理定量惯性力及试件尺寸受限和现有落锤冲击拉伸试验桁架转换装置节点构造复杂及侧向刚度小的问题，本发明旨在提供一种新型可实现消除惯性力影响的落锤冲击拉伸试验梁式转换装置，该试验装置可实现消除惯性力对试验结果的影响，在竖向冲击荷载作用下进行水平拉伸试验，同时装置构造简单不易发生侧向失稳现象，加工制造简单易控，并且通过限位框架能精确控制试验试件拉伸变形，保证试验安全，方便进行试验装置的设计制造，并能够较真实的模拟实际结构中各类材料在冲击荷载作用下的动态力学性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，所述可实现消除惯性力影响的落锤冲击拉伸试验梁式转换装置，包括落锤试验机、梁式传力方向转换机构、限位框架和试件连接件；

所述落锤试验机包括多根导轨，固定在多根导轨上的定位夹具，钩挂在定位夹具上的锤体；

所述梁式传力方向转换机构由两根“L”形梁和两侧的固定立柱与固定斜撑组成，“L”形梁包括两根水平传力梁，两根竖向传力梁，节点端板，节点耳板，节点销轴，滚轮轴承，竖向传力梁下部设置定位螺杆，水平传力梁中间设置楔形钢块，楔块轴，“L”形梁通过平板铰固定于固定立柱，固定斜撑上；

所述限位框架位于楔形钢块下方，包括箱型梁，框架柱，框架斜撑；

所述试件连接件包括端板，耳板，传感器，试件，销轴。

以下对本发明做出进一步说明。

所述每根水平传力梁分别跟一根竖向传力梁一体成型或者通过焊接成为一体。

进一步地，所述水平传力梁内侧端部均设有两块节点耳板，每个滚轮轴承分别通过销轴和节点耳板连接固定在水平传力梁上，楔形钢块竖直放置在两个滚轮轴承中间形成活动铰。

进一步地，所述水平传力梁外侧端部均设有一块节点端板，每块节点端板均连有两块节点耳板，节点销轴分别穿过节点耳板与节点耳板相连形成平板铰。

进一步地，所述箱型梁与框架柱和框架斜撑通过焊接成为一体，箱型梁内嵌有三个直线轴承，楔块轴竖直插入直线轴承中。

上述水平传力梁优选为两根，竖向传力梁优选为两根，固定立柱优选为两根，固定斜撑优选为两根，框架柱优选为两根，框架斜撑优选为两根。

藉由上述机构装置，所述“L”形梁通过节点耳板和节点销轴形成平板铰固定在固定立柱与固定斜撑上。梁式传力方向转换机构中部的楔形钢块竖向放置在两个轴承中间形成活动铰。当落锤锤体作用于梁式传力方向转换机构中部的楔形钢块时，楔形钢块带动轴承使“L”形梁发生以平板铰为旋转中心的整体转动，在转动过程中将锤体的竖向冲击力通过“L”形梁传递给试件连接件，即实现了试件在竖向冲击荷载作用下的水平拉伸试验，同时由于传感器位于试件连接件上从而消除了落锤冲击惯性力的影响。楔形钢块沿直线轴承向下平移一定距离后与限位框架碰撞并停止继续运动，从而实现控制试验荷载与位移的目的。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可实现落锤冲击拉伸试验，并消除在试验中存在的惯性力影响，能够真实的模拟实际结构构件在冲击荷载作用下的受力情况，同时试验装置结构构造简单，不易发生整体失稳现象，加工制造简单易控，稳定可靠。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

附图说明