[实用新型]一种力-热耦合变角度电磁高速冲击原位测试系统

权利要求书

1.一种力-热耦合变角度电磁高速冲击原位测试系统，其特征在于：包括“光学-红外-声发射”监测模块(1)、温控模块(2)、阻尼缓冲模块(3)、试件夹持模块(4)和电磁高速冲击模块(5)，所述温控模块(2)内设置有电磁高速冲击模块(5)、试件夹持模块(4)和阻尼缓冲模块(3)，待测试样安装在所述试件夹持模块(4)上进行冲击角度与冲击位置的调整，所述电磁高速冲击模块(5)对弹射体(5.8)加速至设定速度，阻尼缓冲模块(3)用于实现冲击测试过程中试样的安全防护与软回收；所述“光学-红外-声发射”监测模块(1)根据各组成元件的工作范围合理的布置在温控模块(2)外围，其中CCD光学数字相机组件(1.2)、IR红外光谱组件(1.3)、太赫兹光源组件(1.4)、拉曼光谱组件(1.5)和声发射无损检测组件(1.6)集成在基于仿生复眼成像结构特点与光谱特征的自研仪器单元上，高速相机单元(1.7)与DIC数字散斑单元(1.1)安置在温控模块(2)另一侧与仿生复眼单元对称布置；所述电磁高速冲击模块(5)包括电路单元(5.1)和弹射单元(5.2)，所述电路单元(5.1)包括电容(5.1.1)、升压模块(5.1.2)、电池组(5.1.3)和多级加速线圈(5.1.4)；多级加速线圈(5.1.4)按照级次依次固定在炮筒(5.2.2)上，按下发射按钮后电路导通，电容(5.1.1)快速放电使得一级线圈通电产生磁场，吸引弹射体(5.2.5)加速前进，弹射体(5.2.5)通过一级线圈和二级线圈之间的光电触发器时，光电触发器控制二级可控硅对二级线圈通电，吸引弹射体(5.2.5)继续加速；通过多级加速线圈(5.1.4)对弹射体(5.2.5)的不断加速实现高速瞬态冲击工况的构建；所述弹射单元(5.2)上设置有炮筒(5.2.2)，炮筒(5.2.2)通过紧固螺钉与支架(5.2.3)进行连接；炮筒(5.2.2)的每相邻两级加速线圈之间特定位置上均设置有光电触发器，与可控硅配合实现特定时刻加速线圈中电流的通断；炮口出口端配合有速度/加速度传感器(5.2.4)用于对弹射体(5.2.5)的出口速度/加速度进行测量；炮筒中部装配的激光准直组件(5.2.1)与试件夹持模块(4)配合实现待测试样冲击位置的准确定位；所述温控模块(2)包括显示器(2.1)、箱体门(2.2)、温度传感器(2.3)、温控箱体(2.4)、石英观察窗(2.5)和车轮(2.6)，显示器(2.1)布置在箱体门(2.2)的外侧面，温度传感器(2.3)布置在箱体门(2.2)的内侧面，阻尼缓冲模块(3)的底座(3.1)与箱体(2.4)内侧面通过螺钉固定，箱体两侧开设的石英观察窗(2.5)用于“光学-红外-声发射”监测模块(1)中各仪器成像、聚焦使用；试件夹持模块(4)的十字滑台单元(4.1)通过螺钉固定在阻尼缓冲模块的(3)一级平台(3.5)上，电磁高速冲击模块(5)通过支架(5.2.3)固定在温控模块(2)的箱体(2.4)内；所述“光学-红外-声发射”监测模块(1)包括高速相机单元(1.7)、DIC数字散斑单元(1.1)、CCD光学数字相机组件(1.2)、IR红外光谱组件(1.3)、太赫兹光源组件(1.4)、拉曼光谱组件(1.5)和声发射无损检测组件(1.6)，其特征在于：CCD光学数字相机组件(1.2)、IR红外光谱组件(1.3)、太赫兹光源组件(1.4)、拉曼光谱组件(1.5)和声发射无损检测组件(1.6)通过螺纹连接安装在球面安装罩上设置的五行四列球面栅格阵列内；所述CCD光学数字相机组件(1.2)位于所述球面栅格阵列的四个顶角，所述IR红外光谱组件(1.3)位于首行和末行与所述CCD光学数字相机组件(1.2)相邻的内侧，所述声发射无损检测组件(1.6)位于第二行和第三行的四个顶角，所述拉曼光谱组件(1.5)位于第二行和第三行与所述声发射无损检测组件(1.6)相邻的内侧，4组所述太赫兹光源组件(1.4)居中成一列分布在所述球面栅格阵列的中轴线处；高速相机单元(1.7)、数字散斑单元(1.1)与仿生复眼单元居于温控模块(2)两侧依据其各自成像距离合理布置；所述阻尼缓冲模块(3)包括底座(3.1)、辅助弹簧(3.2)、中心弹簧(3.3)、阻尼杆(3.4)、一级平台(3.5)和二级平台(3.6)，所述中心弹簧(3.3)与辅助弹簧(3.2)具有不同的刚度系数，其中中心弹簧(3.3)设置在一级平台(3.5)与底座(3.1)之间、四个辅助弹簧(3.2)设置在二级平台(3.6)与底座(3.1)之间组成具有变阻尼的缓冲减震结构；所述一级平台(3.5)和底座(3.1)通过限位螺栓进行连接；所述试件夹持模块(4)包括十字滑台单元(4.1)和角度调节单元(4.2)；所述十字滑台单元(4.1)包括水平模组(A)、竖直模组(B)；所述竖直模组(B)通过紧固螺钉(4.1.12)和竖直垫块(4.1.11)固定在阻尼缓冲模块(3)的一级平台(3.5)上；所述水平模组(A)通过紧固螺钉和水平垫块(4.1.1)连接在竖直模组(B)的竖直托板(4.1.10)；所述角度调节单元(4.2)通过紧定螺钉将底板(4.2.1)与水平托板(4.1.2)进行连接；所述冲击力传感器(4.3)内嵌于抗冲击载物台(4.2.4)上实现紧固连接，对高速冲击过程中试样所受到的冲击力随时间的变化情况进行测量。