技術領域

本發明涉及一種用于沖擊力試驗的裝置，尤其是涉及一種用于測定材料沖擊傳遞特性和沖擊形變的裝置及其實施方法。

背景技術

隨著城市化進程的推進和工業化程度的不斷提高，低速沖擊對人體傷害的幾率在大幅度增加，突出表現就是高空墜物和交通工具的撞擊造成的人身傷亡事件的逐年增加。因此防護人體免受低速沖擊傷害已變成一個重要研究課題。

根據現有的中文文獻和發明以及正在使用的方法，對于防護材料的研究所采用的方法都是采用一個內裝傳感器的沖擊頭以一個設定的速度對樣品進行沖擊，內置傳感器采集到的數據用來分析沖擊頭打擊樣品表面時所受的反作用力，該物理量用來表征受試樣品的力學性能特征，樣品打擊后產生的破壞由打擊后對樣品表面的幾何形狀測量測得。

這些方法所測得的是樣品表面受沖擊點在沖擊時的狀態變化以及打擊力消失后的樣品表面幾何形態，沒有涉及沖擊力經過防護材料的或者說沖擊力經過路徑內發生的耗散值和耗散方式。對人身的防護，非常重要的也是最根本的是，被保護對象實際的受力狀態和經歷，以及防護材料在打擊時的幾何形狀的即時表現。材料本身的破壞與否，沖擊物所受的反作用力值并非第一關心目標，因此，現有的方法所獲得的數據對于防護材料的了解是不透徹的，不完全的，也是不準確的。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種可以實現真實地獲知防護材料在受到沖擊的防護性能、模擬人體在防護材料阻擋下的實際受力狀況的用于測定材料沖擊傳遞特性和沖擊形變的裝置及其實施方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種用于測定材料沖擊傳遞特性和沖擊形變的裝置，包括門型機架(1)、剩余沖擊力接收平臺(2)、位移傳感頭(3)、沖擊頭發射器(4)、沖擊頭(5)、信號采集分析系統(7)和沖擊頭提升復位機構(8)，所述的剩余沖擊力接收平臺(2)、位移傳感頭(3)、沖擊頭發射器(4)和沖擊頭提升復位機構(8)均設在門型機架(1)上，所述的位移傳感頭(3)設在沖擊頭發射器(4)上，所述的沖擊頭(5)分別與沖擊頭提升復位機構(8)和沖擊頭發射器(4)連接，所述的信號采集分析系統(7)分別連接剩余沖擊力接收平臺(2)、位移傳感頭(3)、沖擊頭發射器(4)、沖擊頭(5)和沖擊頭提升復位機構(8)。

所述的門型機架(1)由一具有水平平面的底座(1-1)、兩根相互平行且垂直于底座(1-1)平面的立柱(1-2)、連接兩根立柱的固定橫梁(1-3)構成，所述的底座(1-1)上安裝剩余沖擊力接收平臺(2)。

所述的剩余沖擊力接收平臺(2)包括沿沖擊力方向依次安裝的樣品臺(2-3)、剩余沖擊力傳感器(2-2)和傳感器安裝座(2-1)，所述的樣品臺(2-3)和傳感器安裝座(2-1)間設有彈性連接件，所述的剩余沖擊力傳感器(2-2)由彈性連接件所夾持，并與信號采集分析系統(7)連接，所述的剩余沖擊力傳感器(2-2)設有多個，多個剩余沖擊力傳感器(2-2)以沖擊力軸線為中心做線排布或面排布；

所述的多個剩余沖擊力傳感器(2-2)感知由樣品臺(2-3)傳遞來的信號，并輸出至信號采集分析系統(7)。

所述的位移傳感頭(3)上設有發送光信號的發送模塊和接收光脈沖編碼信號的接收模塊。

所述的沖擊頭發射器(4)包括蓄能器(4-1)、蓄能量傳感器(4-2)、蓄能量控制器(4-3)、沖擊頭擊發控制器(4-4)、導軌(4-5)和可拆卸頭端(4-6)，所述的蓄能器(4-1)分別連接蓄能量傳感器(4-2)、蓄能量控制器(4-3)和導軌(4-5)，所述的導軌(4-5)的一端連接沖擊頭擊發控制器(4-4)，另一端與可拆卸頭端(4-6)匹配連接，所述的蓄能量傳感器(4-2)、蓄能量控制器(4-3)和沖擊頭擊發控制器(4-4)均與信號采集分析系統(7)連接，所述的沖擊頭擊發控制器(4-4)與沖擊頭(5)連接；

信號采集分析系統(7)向蓄能量控制器(4-3)發送開啟指令，蓄能量控制器(4-3)控制蓄能器(4-1)的輸入通道打開，向蓄能器(4-1)輸入能量，蓄能量傳感器(4-2)感知蓄能器(4-1)內能量的存儲量并將信息傳送至信號采集分析系統(7)，當蓄能器(4-1)內的能量達到約定值時，信號采集分析系統(7)向蓄能量控制器(4-3)發送關閉指令停止能量輸入，同時向沖擊頭擊發控制器(4-4)發送釋放指令釋放沖擊頭(5)，沖擊頭(5)由蓄能器(4-1)中的能量驅動沿導軌(4-5)作直線運動，對樣品臺(2-3)產生沖擊力。