[发明专利]可开展水平冲击试验的装置

说明书

技术领域

本发明涉及试验设备技术领域，具体涉及水平冲击试验装置，包含固定并夹紧结构的基座与夹具、装载冲头的冲击车、供冲击车获取速度与限制方向的轨道。

背景技术

海洋开发是继上世纪40年代原子能开发、50年代宇宙空间开发之后，于60年代蓬勃兴起的一个具有战略意义的开发领域。与之相对应，开发和利用海洋资源，就必须在海上设置和安装一系列的工程结构物。所谓海洋工程结构物，是为海洋开发所建造的结构物的总称。

海洋平台、海上工程船、海上运输船等长期在海上工作，工作环境十分恶劣，不可避免会遇到各类碰撞、搁浅等问题，例如供应船只与平台桩腿的碰撞、上部结构的坠物到平台甲板和浮冰对平台的撞击等。碰撞经常使平台结构构件发生整体弯曲和局部凹陷，承载能力降低，影响构件的安全，有时会极大地减弱整个平台结构的强度。搁浅则会造成船舶底部破损，导致漏油甚至沉没事故的发生。

因此，研究海洋平台结构在船舶碰撞、搁浅等危险工况下的损伤及能量吸收机理、评估平台结构的耐撞性能、设计高效合理的结构型式以提高平台的耐撞能力，便成为海洋工程中的重要研究课题。

由于瞬时强非线性的结构问题过于复杂，理论分析和数值计算的结果往往需要通过实验来验证。实际碰撞现象需由大尺度模型实验研究，而此类实验又是一种极昂贵的破坏性实验，成本高，时间长。而小尺度的冲击试验具有成本相对低廉、结果可靠且直观、重复性强的特点，在工程和科学领域的应用则十分广泛，因此成为了舰船的碰撞与搁浅领域一个不可缺少的手段。

一般的落锤式冲击试验机利用重力的作用，使得冲击头自由下落获取速度，并实现对板的撞击。该种试验机存在三个明显的问题：

由于普通冲击试验机一体化设计的限制，其通用性相对较差，不能针对不同的工程场景、进行大幅度的改装：可更换的冲头种类单一，可更换的冲头尺寸范围较小，可更换的被撞结构的种类和尺寸较少。

由于落锤式冲击头由重力驱动且轨道为竖直的原因，在对结构进行了第一次碰撞并回弹后容易发生二次碰撞现象。

由于落锤式冲击头在撞击过程中受到重力的作用，冲击头所测得的加速度与其由于受到被撞结构抗力而产生的加速度之间存在1个g的系统误差。在船舶工程的低速冲击背景下，这种系统误差往往会对结果产生一些不利的影响。

因此，针对传统的落锤式冲击试验机存在的以上问题，通用式水平冲击试验机的设计便成为了一项必要之举。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对传统试验机的不完善之处，提供一种误差小、操作方便、通用性强的水平式冲击试验机，可以开展不同的冲击头与不同尺寸固支板的冲击试验。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的可开展水平冲击试验的装置，其包括空间上依次布置的基座、夹具机构、冲击车、轨道，以及相配合的牵引机构；它们协同工作，实现不同尺寸结构物在不同边界条件下的低速冲击实验，结构物主要为矩形板、方形板或加筋板。

所述的基座，由支撑结构、冲击面板和托板组成，其中：支撑结构固定在地基上；冲击面板位于支撑结构之前，其中部开有矩形通槽，矩形通槽周围预留螺栓孔，不同尺寸的结构物可以通过夹具机构固定在冲击面板上，以实现完全固支的边界条件；托板焊接于冲击面板靠近底部的位置，用于置放夹具机构。

所述的支撑结构，由底板、顶板、三对梯形大撑板和一块水平撑板组成，其中：三对梯形大撑板的上端与顶板和水平撑板相连接、底板相连，由此构成一体结构，并与冲击面板相连；水平撑板位于顶板下方且与三对梯形大撑板的上部相连。

所述的三对梯形大撑板，具有底宽顶高的特征，其中中间两块大撑板中间间隔距离稍大，便于在中间安置冲击试验的测量设备，中部两块大撑板与基座前端相连接部分切出凹槽，为冲击过程中结构物的变形留出空间，从面向基座前端的视角可看到中部大撑板的内凹。

所述的底板上有四排螺栓孔，地脚螺钉与地基通过钢筋混凝土灌注为一体，地脚螺钉与基座底板上开孔一一对应，通过螺帽和螺栓连接方式将基座与地基固定为一体。

所述的夹具机构，可根据试验板尺寸来布置在基座的冲击面板的位置上，以达到将试验板四边同时夹紧的目的。