本發(fā)明涉及材料測試，尤其涉及一種基于高速拉伸設(shè)備的動態(tài)彎曲試驗裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代制造業(yè)中，對材料和結(jié)構(gòu)部件的力學(xué)性能測試具有重要意義，特別是在汽車、航空航天、建筑等領(lǐng)域，了解材料和部件在動態(tài)受力條件下的行為尤為關(guān)鍵。傳統(tǒng)的力學(xué)性能測試方法多集中于靜態(tài)試驗，如拉伸、壓縮和彎曲等，但許多實際應(yīng)用場景需要在動態(tài)加載條件下進行評估，如汽車碰撞、航空器飛行振動和建筑物地震響應(yīng)等?，F(xiàn)有技術(shù)中：彎曲試驗主要集中在靜態(tài)或準靜態(tài)試驗；目前彎曲測試以材料層級測試為主，對于部件級零件彎曲測試相對較少；對于部件層級動態(tài)彎曲試驗通常需要專用設(shè)備，成本較高?，F(xiàn)有技術(shù)中測試設(shè)備往往難以同時滿足高速動態(tài)加載和高精度數(shù)據(jù)采集的要求，因此迫切需要開發(fā)一種新的測試裝置，能夠在高速動態(tài)條件下提供準確可靠的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，以滿足現(xiàn)代制造業(yè)的需求。

2、現(xiàn)有技術(shù)在動態(tài)加載和力學(xué)性能測試方面存在顯著不足。例如，專利文獻cn202410516086.7公開的可調(diào)式鋼筋彎曲試驗機雖然能減少頻繁拿取鋼筋試樣造成的人工疲勞，但其設(shè)計僅適用于靜態(tài)彎曲試驗，無法模擬高速動態(tài)加載環(huán)境，且數(shù)據(jù)采集精度和動態(tài)響應(yīng)能力有限，無法滿足現(xiàn)代制造業(yè)對高精度動態(tài)測試的需求。專利文獻cn202410338875.6公開的實驗加載裝置能夠施加軸向壓力和三點彎曲的受力狀態(tài)，雖然簡易且經(jīng)濟，但其主要設(shè)計針對靜態(tài)或準靜態(tài)受力情況，缺乏對高速動態(tài)加載的支持，其動態(tài)響應(yīng)和高精度數(shù)據(jù)采集方面存在不足，無法全面滿足材料在復(fù)雜動態(tài)受力條件下的測試需求。專利文獻cn202410212764.0公開的防撞梁性能測試裝置主要用于汽車防撞梁的靜態(tài)或準靜態(tài)擠壓檢測，應(yīng)用范圍狹窄，不能實現(xiàn)高速動態(tài)條件下的力學(xué)性能評估，難以滿足多種材料和結(jié)構(gòu)件在不同動態(tài)受力條件下的測試需求。專利文獻cn202310967342.x公開的側(cè)面柱撞模擬試驗裝置專用于汽車側(cè)面柱撞測試，其設(shè)計針對特定的汽車碰撞場景，缺乏對多種材料和結(jié)構(gòu)件的廣泛適用性和高精度數(shù)據(jù)采集能力，無法滿足不同領(lǐng)域的多樣化動態(tài)測試需求。總體而言，現(xiàn)有技術(shù)難以同時滿足多種材料和部件在高速動態(tài)條件下的高精度測試需求，亟需一種新的測試裝置來填補這一技術(shù)空白。

3、綜上所述，現(xiàn)有的彎曲試驗裝置，無論是靜態(tài)壓縮還是動態(tài)沖擊測試，均存在一定的技術(shù)不足，難以滿足日益增長的高精度、高效性的動態(tài)彎曲試驗需求。

4、本發(fā)明基于高速拉伸設(shè)備，提供了一種部件級縮比模型動態(tài)彎曲試驗裝置及方法，旨在突破現(xiàn)有技術(shù)的限制，解決復(fù)雜應(yīng)力條件下的動態(tài)響應(yīng)分析問題，為相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用提供先進的技術(shù)支持。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于高速拉伸設(shè)備的動態(tài)彎曲試驗裝置及方法，能夠在高速動態(tài)條件下進行精確彎曲試驗，按部件實際尺寸進行縮小，能定量反應(yīng)部件結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理與否，能夠在高速條件下精確模擬零部件的動態(tài)彎曲行為，提供更具代表性的測試數(shù)據(jù)。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明所提出的一種基于高速拉伸設(shè)備的動態(tài)彎曲試驗裝置，包括底座、傳感器、支撐座、下支撐桿、支撐臺、沖擊組件、夾具組件、導(dǎo)向柱、連接桿、上支撐桿和龍門拉桿；所述傳感器對應(yīng)固定在底座上端面中部；所述支撐座對應(yīng)固定在傳感器上方；所述下支撐桿對應(yīng)固定在支撐座上方；所述支撐臺對應(yīng)固定在下支撐桿的頂部；所述沖擊組件對應(yīng)設(shè)置在支撐臺的上方；所述導(dǎo)向柱分別垂直設(shè)置在底座上端面左右兩側(cè)中部且相互對稱；所述連接桿分別水平固連在沖擊組件下部的左右兩側(cè)，且兩側(cè)連接桿的外端分別與對應(yīng)側(cè)的導(dǎo)向柱滑動連接；所述夾具組件對應(yīng)設(shè)置在沖擊組件的上方，且其底部四角區(qū)域分別通過上支撐桿與支撐臺固連；所述龍門拉桿橫跨在夾具組件的上方且底部兩端分別對應(yīng)與兩側(cè)連接桿固連。

4、進一步的，所述沖擊組件包括加速塊和沖頭；所述沖頭對應(yīng)安裝在加速塊的上端面；所述加速塊的左右兩側(cè)分別對應(yīng)與連接桿固連。

5、進一步的，所述夾具組件包括調(diào)節(jié)螺桿、固定支撐、卡爪和抗沖擊塊；所述抗沖擊塊對應(yīng)設(shè)置在沖頭的上方，且其底部四角區(qū)域分別通過上支撐桿與支撐臺固連；所述固定支撐對稱設(shè)置在抗沖擊塊下表面的兩側(cè)；所述卡爪分別設(shè)置在固定支撐內(nèi)部；所述調(diào)節(jié)螺桿由下至上穿過固定支撐后與卡爪底部固連。

6、進一步的，所述抗沖擊塊的中部區(qū)域開有矩形通孔。

7、進一步的，所述抗沖擊塊的上方設(shè)置有高速相機。

8、一種基于高速拉伸設(shè)備的動態(tài)彎曲試驗方法，所述方法包括以下步驟：

9、s1、將測試部件正對高速相機的表面噴涂散斑，要求先噴涂白色底漆，再噴涂黑色散斑，陰干待用；

10、s2、將陰干后的測試部件安裝到兩側(cè)卡爪之間并利用調(diào)節(jié)螺桿調(diào)整裝夾位置并鎖緊，測試部件噴涂散斑的一面正對高速相機；

11、s3、調(diào)整高速拉伸試驗機上夾持端位置并與龍門拉桿上端夾緊，進一步微調(diào)拉伸機上夾持端的位置，保證加速塊6位于支撐臺上方0～5mm處；

12、s4、將高速相機與測試部件散斑位置進行對焦并進行標定，采用dic數(shù)字圖像測試技術(shù)測試動態(tài)彎曲試驗時試樣的變形情況；

13、s5、調(diào)整高速拉伸試驗機測試程序，設(shè)置不同的動態(tài)拉伸速度，0～20m/s，保證高速設(shè)備信號與dic圖像采集信號同步采集；

14、s6、根據(jù)上述采集的信號，處理后可以得到測試部件在不同彎曲速率條件下的力-位移曲線、應(yīng)力-應(yīng)變曲線和彎曲力參數(shù)。

15、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

16、(1)高精度與高效性：本發(fā)明能夠以極高的速度和精度進行動態(tài)彎曲試驗，確保測試數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。

17、(2)模塊化設(shè)計：試驗裝置采用模塊化設(shè)計，便于更換和維護，可根據(jù)不同試驗需求進行靈活調(diào)整，提高了設(shè)備的適用性和使用壽命。

18、(3)數(shù)據(jù)采集與分析：本發(fā)明基于成熟的高速拉伸設(shè)備數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測和記錄試驗過程中各項參數(shù)，提供詳盡的數(shù)據(jù)支持。

19、(4)模擬真實工況：通過縮比模型試驗，能夠真實模擬實際部件在高速沖擊條件下的受力和變形情況，為結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。

20、本發(fā)明能夠在高速動態(tài)條件下進行精確彎曲試驗，特別適用于汽車、航空航天、國防等領(lǐng)域涉及安全結(jié)構(gòu)部件(如汽車b柱、防護欄)的動態(tài)性能測試。所述裝置按部件實際尺寸進行縮小，能定量反應(yīng)部件結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理與否，并能夠在高速(可滿足速度測試范圍：0～20m/s)條件下精確模擬零部件的動態(tài)彎曲行為，提供更具代表性的測試數(shù)據(jù)。

技術(shù)特征：

1.一種基于高速拉伸設(shè)備的動態(tài)彎曲試驗裝置，其特征在于：所述裝置包括底座、傳感器、支撐座、下支撐桿、支撐臺、沖擊組件、夾具組件、導(dǎo)向柱、連接桿、上支撐桿和龍門拉桿；所述傳感器對應(yīng)固定在底座上端面中部；所述支撐座對應(yīng)固定在傳感器上方；所述下支撐桿對應(yīng)固定在支撐座上方；所述支撐臺對應(yīng)固定在下支撐桿的頂部；所述沖擊組件對應(yīng)設(shè)置在支撐臺的上方；所述導(dǎo)向柱分別垂直設(shè)置在底座上端面左右兩側(cè)中部且相互對稱；所述連接桿分別水平固連在沖擊組件下部的左右兩側(cè)，且兩側(cè)連接桿的外端分別與對應(yīng)側(cè)的導(dǎo)向柱滑動連接；所述夾具組件對應(yīng)設(shè)置在沖擊組件的上方，且其底部四角區(qū)域分別通過上支撐桿與支撐臺固連；所述龍門拉桿橫跨在夾具組件的上方且底部兩端分別對應(yīng)與兩側(cè)連接桿固連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高速拉伸設(shè)備的動態(tài)彎曲試驗裝置，其特征在于：所述沖擊組件包括加速塊和沖頭；所述沖頭對應(yīng)安裝在加速塊的上端面；所述加速塊的左右兩側(cè)分別對應(yīng)與連接桿固連。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于高速拉伸設(shè)備的動態(tài)彎曲試驗裝置，其特征在于：所述夾具組件包括調(diào)節(jié)螺桿、固定支撐、卡爪和抗沖擊塊；所述抗沖擊塊對應(yīng)設(shè)置在沖頭的上方，且其底部四角區(qū)域分別通過上支撐桿與支撐臺固連；所述固定支撐對稱設(shè)置在抗沖擊塊下表面的兩側(cè)；所述卡爪分別設(shè)置在固定支撐內(nèi)部；所述調(diào)節(jié)螺桿由下至上穿過固定支撐后與卡爪底部固連。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于高速拉伸設(shè)備的動態(tài)彎曲試驗裝置，其特征在于：所述抗沖擊塊的中部區(qū)域開有矩形通孔。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于高速拉伸設(shè)備的動態(tài)彎曲試驗裝置，其特征在于：所述抗沖擊塊的上方設(shè)置有高速相機。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于高速拉伸設(shè)備的動態(tài)彎曲試驗裝置的試驗方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于高速拉伸設(shè)備的動態(tài)彎曲試驗裝置及方法，裝置包括底座、傳感器、支撐座、下支撐桿、支撐臺、沖擊組件、夾具組件、導(dǎo)向柱、連接桿、上支撐桿和龍門拉桿；方法包括試樣準備、試樣安裝、設(shè)備調(diào)試、相機對焦、程序設(shè)置和數(shù)據(jù)采集等步驟。本發(fā)明能夠在高速動態(tài)條件下進行精確彎曲試驗，特別適用于汽車、航空航天、國防等領(lǐng)域涉及安全結(jié)構(gòu)部件的動態(tài)性能測試。所述裝置按部件實際尺寸進行縮小，能定量反應(yīng)部件結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理與否，并能夠在高速條件下精確模擬零部件的動態(tài)彎曲行為，提供更具代表性的測試數(shù)據(jù)。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭幫智,胡曉,王飛龍,劉珂,殷祥英,王亮赟
受保護的技術(shù)使用者：攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10