[发明专利]纤维增强复合材料薄壁构件的冲击试验装置及实验方法

说明书

技术领域：

本发明属于振动疲劳测试技术领域，具体是一种的纤维增强复合材料薄壁构件在冲击作用下的冲击振动试验装置及其使用方法。

背景技术：

纤维增强复合材料及其制成的薄壁构件的比强度高、比模量高，材料具有可设计性好、热稳定性好，还具有承载力大、重量轻等优点，广泛应用于航空、航天、机械、船舶、体育器械、电气设备、医学、兵器工业与化学工业等领域。随着现代工业水平的不断提高，很多纤维增强复合薄壁构件，例如复合材料叶片、纤维增强复合材料整体叶盘以及复合圆柱壳等装置，其经常工作在高速旋转、高温、冲击、腐蚀气体冲蚀等恶劣环境中工作，由此带来的振动疲劳、振动失效问题越来越突出。

为了有效地对上述纤维增强复合薄壁构件进行振动抑制，克服其疲劳失效问题，需要设计并开发可效模拟振动、声激、气激等多种激振方式的实验装置或系统，并加深相关振动测试技术及方法的研究，进而掌握其在不同激励环境下的振动行为特点。

目前，人们在冲击振动领域进行了深入的研究，已经设计了一些冲击振动实验装置，但依旧存在一些问题。专利ZL200810242905.4，专利ZL201410041022.2，专利ZL201410359334.8，专利ZL201410418991.5分别是不同的实验构想的冲击实验装置，但在原理上皆是采用自由落体的方式进行冲击试验的，通过控制释放物体的高度来调节冲击时的速度，冲量。其结构简单，但是功能单一，适用范围极其有限，只能应用于竖直方式施加冲击，结构不紧凑，想要获得大的冲击就得有更高的下落高度，空间利用率低，且冲击的物体在施加冲击之后不能及时有效地与被测试材料分离，无论是回弹引起的二次冲击还是冲击物本身对实验的准确度影响都是相当大的。专利ZL200910197140.1提出了一种高速钢球冲击测试装置，采用的是电磁感应原理对钢球实施加速，因此难以保证钢球出击的速度，其不确定性大，推力较小，无法施加较大的冲击，适用范围窄。

发明内容：

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种适用范围广，可靠性高，可改变冲击时速度和冲量的冲击振动实验装置。

本发明采用如下技术方案：一种纤维增强复合材料薄壁构件的冲击试验装置，包括基座及设置在基座上的电机、旋转加速器、导管及实验台，所述电机的壳体固定设置在基座上，电机的输出轴连接旋转加速器的动力输入轴，所述旋转加速器包括固定设置在基座上的机壳和设置在机壳内的主动转子和从动转子，所述主动转子固定套装在动力输入轴上，从动转子相对主动转子能够轴向滑动，在从动转子轴上设置有电磁分离器，所述主动转子与从动转子上均设置有相互啮合的齿；所述导管的一端设置在旋转加速器的机壳上，另一端设置在实验台上方。

所述导管的末端设置有能够改变角度的弯头。

所述电磁分离器包括设置在从动转子轴上的电磁分离器旋转部，以及固定设置在基座上的电磁分离器固定部，所述电磁分离器旋转部与电磁分离器固定部相对应，在电磁分离器固定部内设置有第一电磁铁，在电磁分离器旋转部内设置有与第一电磁铁对应的永磁体或第二电磁铁。

进一步的，在所述电磁分离器旋转部与电磁分离器固定部之间设置有弹簧。

为了能够更好的控制旋转加速器的转速，所述电机为伺服电机。

在旋转加速器的动力输入轴上固定套装有调整轮，用于调整旋转加速器加钢球时的位置。

采用本发明的纤维增强复合材料薄壁构件的冲击试验装置的实验方法，包括如下步骤：

步骤一：将实验样本固定在实验台上；

步骤二：控制电磁分离器吸合，使从动转子与主动转子分离；

步骤三：在从动转子与主动转子之间的齿间放置钢球；

步骤四：控制电磁分离器张开，使从动转子与主动转子夹紧钢珠；

步骤五：控制电机转动，当达到预设转速时，控制电磁分离器吸合，使旋转加速器的从动转子与主动转子分离，释放钢球，完成冲击；

步骤六：调整钢球的质量和电机的预设转速，重复步骤一至步骤四，进行实验。

本发明的冲击冲击试验装置结构紧凑，适用范围广，可靠性高，通过改变钢球质量和旋转加速器转速，能够方便的调整冲击参数。

附图说明：

图1是本发明的一个实施例的机构示意图；

图2是图1的旋转加速器的结构示意图；

图3是图2的主动转子与从动转子分离后的结构示意图；

图4是图1的电磁分离器的结构示意图；