CN103926194B - 一种简易缓冲材料吸能试验装置 - Google Patents

Abstract

一种简易缓冲材料吸能试验装置，它涉及一种吸能试验装置。本发明为了解决现有吸能试验设备造价昂贵，并且由于压杆直径普遍较小难以满足大尺寸非均质材料试件的动态压缩实验研究要求，对于吸能防护材料先期探索性试验有一定局限性。本发明的箱体通过多根摆线悬挂设置，箱体的一个侧端面留有试验口，限位挡板固定设置在箱体内，吸能防护材料试验块卡装在限位挡板上，基准平台设置在箱体的下端，水平位移标尺固定设置在基准平台的侧端面上，水平位移标识杆的一端固定连接在箱体的下端面上，水平位移标识杆的另一端可滑动搭设在水平位移标尺上，钢球设置在试验发射器中，且试验发射器位于箱体的试验口一侧。本发明用于缓冲材料吸能试验。

Description

一种简易缓冲材料吸能试验装置

技术领域

本发明涉及一种吸能试验装置，具体涉及一种简易缓冲材料吸能试验装置。

背景技术

分离式霍普金森杆被公认为是最常用最有效的研究脉冲动载作用下材料力学性质的实验设备，采集数据类型完备、得到丰富的材料破坏过程的信息。但此类设备造价昂贵，并且由于压杆直径普遍较小难以满足大尺寸非均质材料试件的动态压缩实验研究要求，对于吸能防护材料先期探索性试验有一定局限性。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有吸能试验设备造价昂贵，并且由于压杆直径普遍较小难以满足大尺寸非均质材料试件的动态压缩实验研究要求，对于吸能防护材料先期探索性试验有一定局限性。进而提供一种简易缓冲材料吸能试验装置。

本发明的技术方案是：一种简易缓冲材料吸能试验装置包括箱体、吸能防护材料试验块、限位挡板、钢球、基准平台、水平位移标识杆、水平位移标尺和多根摆线，箱体通过多根摆线悬挂设置，所述箱体的一个侧端面留有试验口，限位挡板固定设置在箱体内，吸能防护材料试验块卡装在限位挡板上，且吸能防护材料试验块与试验口相对设置，基准平台设置在箱体的下端，且基准平台的上端面与箱体的下端面在同一水平面上，水平位移标尺固定设置在基准平台的侧端面上，水平位移标识杆的一端固定连接在箱体的下端面上，水平位移标识杆的另一端可滑动搭设在水平位移标尺上，钢球设置在试验发射器中，且试验发射器位于箱体的试验口一侧。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

本发明造价低廉，能够方便采用传统力学的实验数据测试和分析，检验吸能防护材料的吸能效率，保证实验结果在宏观意义上的有效性，满足大尺寸混凝土等非均质材料试件的动态压缩实验研究要求，由于钢球质量相对于整个箱体质量小很多，试验产生的相对误差很小，所以具有较高的试验精度。

本发明测定钢球运动动能损失的原理为：当钢球以一定的速度v运动。当钢球与吸能材料发生完全飞弹性碰撞后，钢球与箱体以速度v’共同运动。此时钢球运动动能一部分以压溃形式为吸能防护材料所吸收。另外一部分能量转化为钢球和试验装置箱体的运动动能，当实验装置箱体上升到最大高度时，钢球和试验装置箱体的运动动能完全转化为重力势能。通过测定箱体上升最大高度h可以计算此重力势能，继而可获得吸能防护材料吸收能量大小。

附图说明

图1是本发明试验前的结构示意图；图2是本发明试验时的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的一种简易缓冲材料吸能试验装置包括箱体1、吸能防护材料试验块2、限位挡板3、钢球4、基准平台5、水平位移标识杆6、水平位移标尺7和多根摆线8，箱体1通过多根摆线8悬挂设置，所述箱体1的一个侧端面留有试验口，限位挡板3固定设置在箱体1内，吸能防护材料试验块2卡装在限位挡板3上，且吸能防护材料试验块2与试验口相对设置，基准平台5设置在箱体1的下端，且基准平台5的上端面与箱体1的下端面在同一水平面上，水平位移标尺7固定设置在基准平台5的侧端面上，水平位移标识杆6的一端固定连接在箱体1的下端面上，水平位移标识杆6的另一端可滑动搭设在水平位移标尺7上，钢球4设置在试验发射器中，且试验发射器位于箱体1的试验口一侧。

本实施方式中提及的试验发射器为现有技术中能够实现发射功能的装置，试验发射器与本发明共同完成缓冲材料吸能的试验。

具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的缓冲材料吸能试验装置还包括竖直位移标尺9，竖直位移标尺9竖直设置在基准平台5上，且竖直位移标尺9位于箱体1的右侧。如此设置，便于测量钢球4弹出后，击打在吸能防护材料试验块2上时，将连同箱体1摆起时的高度。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的缓冲材料吸能试验装置还包括竖直位移标识杆10，竖直位移标识杆10固定设置在箱体1的右侧，且竖直位移标识杆10与箱体1的下端面在同一平面上。如此设置，箱体1摆起时的高度测量更加准确。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的限位挡板3包括水平支撑板3-1和竖直挡板3-2，水平支撑板3-1水平固定设置在箱体1内，竖直挡板3-2垂直于水平支撑板3-1设置在箱体1内的水平支撑板3-1的右端面上。如此设置，便于保证钢球4击打时，吸能防护材料试验块2产生的变形更加贴近实际，更加准确。其它组成和连接关系与具体实施方式一或三相同。

具体实施方式五：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的水平支撑板3-1和竖直挡板3-2制成一体。如此设置，制造方便，结构稳定。其它组成和连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的多根摆线8的数量为2根-8根。如此设置，便于完成对箱体1的支撑。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的多根摆线8的数量为2根或4根。如此设置，对箱体1的支撑和摆动效果最佳。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

结合图1说明，钢球质量为m，实验装置箱体质量为M(包括吸能防护试件的质量)，单摆线长为L。如图2所示，当试验装置上升最大高度为h时，单摆线与铅垂线夹角为θ，实验装置箱体水平方向移动距离可通过标尺进行测量，设测量值为X。当试验装置箱体质量很大时，h值将会很小，因此h值难以测定。但此时h＝L(1-cosθ)按泰勒级数展开后得h≈X²/2L。

所以吸能防护材料吸收的能量为：

E＝1/2mv²-1/2(m+M)v’²＝1/2mv²-(m+M)gh＝1/2mv²-(m+M)gX²/2L。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明的，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其他变化，以及应用到本发明未提及的领域中，当然，这些依据本发明精神所做的变化都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (7)

1.一种简易缓冲材料吸能试验装置，其特征在于：它包括箱体(1)、吸能防护材料试验块(2)、限位挡板(3)、钢球(4)、基准平台(5)、水平位移标识杆(6)、水平位移标尺(7)和多根摆线(8)，箱体(1)通过多根摆线(8)悬挂设置，所述箱体(1)的一个侧端面留有试验口，限位挡板(3)固定设置在箱体(1)内，吸能防护材料试验块(2)卡装在限位挡板(3)上，且吸能防护材料试验块(2)与试验口相对设置，基准平台(5)设置在箱体(1)的下端，且基准平台(5)的上端面与箱体(1)的下端面在同一水平面上，水平位移标尺(7)固定设置在基准平台(5)的侧端面上，水平位移标识杆(6)的一端固定连接在箱体(1)的下端面上，水平位移标识杆(6)的另一端可滑动搭设在水平位移标尺(7)上，钢球(4)设置在试验发射器中，且试验发射器位于箱体(1)的试验口一侧。

2.根据权利要求1所述一种简易缓冲材料吸能试验装置，其特征在于：所述缓冲材料吸能试验装置还包括竖直位移标尺(9)，竖直位移标尺(9)竖直设置在基准平台(5)上，且竖直位移标尺(9)位于箱体(1)的右侧。

3.根据权利要求2所述一种简易缓冲材料吸能试验装置，其特征在于：所述缓冲材料吸能试验装置还包括竖直位移标识杆(10)，竖直位移标识杆(10)固定设置在箱体(1)的右侧，且竖直位移标识杆(10)与箱体(1)的下端面在同一平面上。

4.根据权利要求1或3所述一种简易缓冲材料吸能试验装置，其特征在于：所述限位挡板(3)包括水平支撑板(3-1)和竖直挡板(3-2)，水平支撑板(3-1)水平固定设置在箱体(1)内，竖直挡板(3-2)垂直于水平支撑板(3-1)设置在箱体(1)内的水平支撑板(3-1)的右端面上。

5.根据权利要求4所述一种简易缓冲材料吸能试验装置，其特征在于：所述水平支撑板(3-1)和竖直挡板(3-2)制成一体。

6.根据权利要求1所述一种简易缓冲材料吸能试验装置，其特征在于：所述多根摆线(8)的数量为2根-8根。

7.根据权利要求1所述一种简易缓冲材料吸能试验装置，其特征在于：所述多根摆线(8)的数量为2根或4根。