[发明专利]一种小质量力锤多角度冲击试验机

说明书

本发明涉及一种小质量力锤多角度冲击试验机，包括：冲击锤组件(20)，扳手组件(21)，支撑组件(22)，试验件支撑组件(23)。试验件放置在试验件支撑组件上，冲击锤组件和扳手组件与支撑组件相连接。冲击锤11在冲击时可以近似看成无约束运动，从而可以较好模拟真实小质量物体动态冲击问题。与现有技术相比，本发明使冲击过程中锤头近似处于自由状态，不受其他部位干扰，测量结果更加精确。

技术领域

本发明涉及一种材料冲击试验机，可模拟小质量物体对材料的多方向冲击。

背景技术

复合材料层压结构广泛应用在航空结构中，对于冲击载荷却十分敏感，非常容易产生纤维断裂、分层和基体开裂等损伤，从而大大降低结构的承载能力，在航空结构工程中，需要进行大量的含损伤复合结构承载性能测试工作，因而需要进行相应的冲击阻抗性能测试或者损伤预制。

对于航空器结构，冲击载荷通常分为准静态冲击和动态冲击冲击，前者主要由质量较大的工具坠落引起；后者主要由碎石、冰雹等小质量物体引起。ASTM测量标准D7136/D7136M-05规定了一类复合材料冲击的落锤试验方法，可用锤头与落锤之间的传感器测量接触力，只适用于准静态的大质量冲击测试，而模拟动态冲击必须采用质量很小的锤头，文献Olsson,R.,“Mass Criterion for Wave Controlled Impact Response of CompositePlates,”Composites Part A:Applied Science and Manufacturing,Vol.31,No.8,Aug.2000,pp.879–887.中阐述了大质量和小质量物体冲击的区别，后者要求冲击锤质量小于板受冲击区域的0.2倍，因此冲击锤在冲击过程中应该近似处于自由状态，不受其他连接部件的干扰。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种测量结果可靠的小质量力锤多角度冲击试验机。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种小质量力锤多角度冲击试验机，其特征在于，包括：

冲击锤组件，包括摇臂、钢丝和冲击锤，所述的钢丝一端固定在摇臂上，另一端连接冲击锤，冲击试验开始时，钢丝带动冲击锤固定在摇臂上，并随摇臂转动，摇臂下落并停止运动后，钢丝连接冲击锤的一端从摇臂脱离，冲击锤继续运动撞击试验件，模拟冲击锤自由冲击试验件；

扳手组件，带动冲击锤组件转动，使冲击锤获得冲击能量，并在实验中释放冲击锤组件；

支撑组件，制成并固定冲击锤组件和扳手组件；

试验件支撑组件，支撑试验件，并调整试验件的角度。

所述的冲击锤组件还包括弹簧支座，该弹簧支座固定在支撑组件上，且弹簧支座内安装有弹簧，并且弹簧末端和设备底板接触，摇臂穿过弹簧中部，末端通过连接杆和弹簧支座连接，前端设有卡槽与所述的钢丝连接，在摇臂中间设有旋转支座，钢丝一端安装在所述旋转支座上，另一端卡在所述卡槽内。

所述的卡槽呈半圆形状，且与钢丝直径相匹配，在摇臂转动过程中，钢丝卡在卡槽内，摇臂受阻碍停止运动后，钢丝从卡槽中脱离，冲击锤继续在运动方向上处于近似自由状态，但由于钢丝的牵连，不会飞出。由于钢丝刚度很小，且能绕旋转支座转动，冲击锤在斜向冲击试验件时可以近似处于无约束状态。

所述的冲击锤上还设有加速度计和应变片，应变片粘贴在冲击锤表面，加速度计安装在冲击锤末端处。

所述的摇臂上还设有U形扣，通过U形扣将摇臂与扳手组件连接。U形扣安装在摇臂中部，当扳手组件通过U形扣带动摇臂旋转时，弹簧将发生形变，弹簧的弹性形变将使摇臂向试验件运动并与撞击支座撞击。