[发明专利]机械连接接头高速冲击试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种机械连接接头高速冲击试验装置及试验方法，用于解决现有试验装置实用性差的技术问题。技术方案是所述装置包括应力波放大器、感应线圈、放电线圈、拉伸杆、前夹头、后夹头、压力传感器、工作台和缓冲板，实现了冲击剪切装置和拉脱试验装置一体化。所述试验方法包括直截加载试验方法和撞击加载试验方法。具有冲击速度高，冲击载荷幅值和脉宽精确控制的优点，实用性好。本发明利用直截加载实现长脉宽、中低速冲击测试加载，冲击速度范围为1m·s^‑1～50m·s^‑1，冲击脉宽为0.5ms～6.5ms；利用撞击加载实现窄脉宽、高速冲击测试加载，冲击速度范围为1m·s^‑1～300m·s^‑1。

技术领域

本发明涉及一种机械连接接头高速冲击试验装置，还涉及一种利用所述装置进行机械连接接头高速冲击试验的方法。

背景技术

结构连接中，出于传载的需要机械连接方法被广泛使用。多数情况下，机械连接接头受到冲击载荷的作用，例如飞鸟对飞机撞击、爆炸对结构的冲击、交通事故中的高速碰撞等。冲击载荷作用下，机械连接接头力学性能响应与准静态加载下有很大不同，随着冲击速度的增加，结构通常表现出刚度上升、屈服应力增加、失效模式对应变率敏感等现象。为了满足机械连接接头冲击性能的设计和优化要求，准确有效的对结构动态力学响应进行测试十分必要。

机械连接接头的剪切强度和拉脱强度是结构设计的重要指标之一，其冲击力学响应通常采用落锤试验和摆锤试验进行测量。落锤试验和摆锤试验均基于重力加载，很难实现高速冲击加载，例如20m·s^-1冲击速度要求冲击高度达20m，不同冲击应变亦需要不同尺寸的落锤，试验操作繁琐。实际中，汽车撞击速度从10m·s^-1～35m·s^-1不等，民用飞机鸟撞速度约250m·s^-1，歼击机鸟撞速度更是达600m·s^-1以上，这些情况下落锤试验和摆锤试验显然无法满足接头高速冲击力学响应测试要求。

针对落槌和摆锤试验存在的问题，专利申请号为201210499101.9的发明公开了一种高速率单向拉伸试验装置及方法，该发明利用电磁力作为冲击拉伸加载动力实现高速加载，利用高速摄像机测量拉伸速度和试件位移，最高拉伸速率达300m·s^-1。该发明的线圈固定在线圈支撑套内，线圈两端与放电电容连接，由高压开关控制放电，试样固定在两个拉杆之间，两个拉杆与底板连接，驱动片与底座可拆卸连接。然而，该发明仅针对材料试样的高速拉伸冲击本构关系测量，无法实现机械连接接头的高速冲击剪切和拉脱性能测试。

上世纪60年代，波音公司为了解决锤铆存在的问题，由Huber A Schmitt等人于率先开始研究电磁铆接技术并申请了高压电磁铆接专利。随后Peter Z对低压电磁铆接技术做了进一步研究，于1988年申请了低电压电磁铆接的专利，并成立了Electroimpact公司，极大的推进了电磁铆接技术的应用。我国电磁铆接技术起步于1981年，于1999年成功研制出低电压电磁铆接设备。目前，电磁铆接技术已相对成熟，电磁铆接冲击力可实现较精确控制，且具有加载速率高、稳定性好等优点。

发明内容

为了克服现有试验装置实用性差的不足，本发明提供一种机械连接接头高速冲击试验装置及试验方法。所述装置包括应力波放大器、感应线圈、放电线圈、拉伸杆、前夹头、后夹头、压力传感器、工作台和缓冲板，实现了冲击剪切装置和拉脱试验装置一体化。所述试验方法包括直截加载试验方法和撞击加载试验方法。具有冲击速度高，冲击载荷幅值和脉宽精确控制的优点，实用性好。