摩擦耗能型重力沖擊錘的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及重力沖擊模擬試驗，特別涉及一種重力沖擊模擬試驗裝置，具體是一種摩擦耗能型重力沖擊錘。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，大量工程事故實(shí)例表明，工業(yè)與民用建筑、大型橋梁及地下結(jié)構(gòu)等重要工程在使用過程中不可避免地會遭受各種意外的撞擊加載作用，這類撞擊加載以其歷時短、強(qiáng)度高為特征，結(jié)構(gòu)經(jīng)受撞擊加載時變形極為迅速，慣性效應(yīng)必須計及，從而使結(jié)構(gòu)的響應(yīng)與失效同靜力受載情況相比有著許多不同的規(guī)律和特征。
[0003]落錘沖擊試驗屬于重力沖擊試驗，是分析重要結(jié)構(gòu)物體防撞擊能力并研宄其破壞后果的主要方式，通常采用高強(qiáng)度材料制成的剛體撞擊錘對結(jié)構(gòu)物進(jìn)行沖擊，已在土木工程領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，取得大量有益成果?，F(xiàn)有技術(shù)，重力沖擊試驗一般采用剛性沖擊體，如圖1所示。能夠反應(yīng)沖擊物沖擊質(zhì)量、沖擊能量等特征，但實(shí)際撞擊體(火車、汽車、船舶等)往往不滿足剛體假設(shè)，可能設(shè)有一定的緩沖區(qū)域，僅采用剛體結(jié)構(gòu)進(jìn)行撞擊體模擬試驗，并不能夠真實(shí)反應(yīng)整個撞擊過程。這種模擬沖擊試驗?zāi)芰亢纳⒛Ｊ絾我?，通常為被撞擊物破壞耗能，沒有考慮撞擊物材料塑性變形耗能和緩沖裝置耗能，不能真實(shí)反應(yīng)沖擊結(jié)構(gòu)物的真實(shí)過程，可能改變被撞擊物的破壞機(jī)理，使結(jié)構(gòu)物表現(xiàn)出不符合實(shí)際的破壞模式，從而誤判結(jié)構(gòu)的破壞行為，對安全防護(hù)造成誤導(dǎo)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種摩擦耗能型重力沖擊錘，對撞擊體進(jìn)行改良，使之更接近實(shí)際沖擊過程。
[0005]本實(shí)用新型解決所述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，摩擦耗能型重力沖擊錘，其特征在于，包括沖擊頭、滑道、摩擦塊，所述沖擊頭剛性連接在滑道底部，所述摩擦塊安裝在滑道上能夠沿滑道移動，其摩擦力通過摩擦塊上設(shè)置的摩擦力調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行控制。
[0006]本實(shí)用新型的重力沖擊錘質(zhì)量由兩部分質(zhì)量組成，一部分為剛體質(zhì)量，包括沖擊頭和滑道的質(zhì)量，這部分可以看成是一個剛體。另一部分為摩擦塊的質(zhì)量，摩擦塊可以在滑道上滑動，通過控制摩擦塊與滑道之間的摩擦力以及摩擦塊的質(zhì)量，可以模擬不同的塑性變形耗能和緩沖耗能情況，更真實(shí)地模擬實(shí)際撞擊過程。本實(shí)用新型的沖擊頭形狀可以根據(jù)具體試驗進(jìn)行選擇，可以采用矩形或圓柱形塊，也可以在端部有一定的錐度。沖擊頭通常采用鋼材鍛造或鑄造，通過焊接工藝與滑道形成剛性連接，構(gòu)成一個整體結(jié)構(gòu)?；啦牧弦话悴捎脽彳埿筒模绺鞣N矩形鋼柱或圓形鋼柱等。摩擦塊也可以采用鋼材鍛造或鑄造，經(jīng)過機(jī)械加工后裝配到滑道上，使整個摩擦塊安裝到滑道上并可以沿滑道移動。
[0007]優(yōu)選的，所述滑道由兩根平行的立柱構(gòu)成。
[0008]采用兩根平行立柱構(gòu)成滑道，具有足夠的強(qiáng)度和剛性，也便于裝配摩擦塊，方便調(diào)節(jié)摩擦塊與滑道之間的摩擦力。
[0009]推薦的，所述摩擦塊由3塊板材構(gòu)成，分別置于所述立柱之間和兩側(cè)，并用螺栓連接在一起，所述螺栓構(gòu)成摩擦力調(diào)節(jié)裝置。
[0010]采用結(jié)構(gòu)和形狀都相同的3塊板材，通過螺栓連接構(gòu)成摩擦塊，可以簡化結(jié)構(gòu)，方便生產(chǎn)加工，有利于簡單生產(chǎn)成本，也可以非常方便的調(diào)節(jié)摩擦力。
[0011]具體的，所述滑道由一根立柱構(gòu)成。
[0012]采用單根立柱構(gòu)成滑道，是一種結(jié)構(gòu)比較簡單的沖擊錘，具有結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)。
[0013]更具體的，所述立柱斷面為矩形。
[0014]本方案滑道由矩形立柱構(gòu)成，取材方便便于生產(chǎn)是其主要特點(diǎn)，該結(jié)構(gòu)的摩擦塊也比較容易加工制造。
[0015]特別的，所述立柱斷面為正方形。
[0016]采用正方形立柱構(gòu)成滑道，具有與矩形立柱相似的特點(diǎn)。
[0017]具體的，所述立柱斷面為圓形。
[0018]采用圓形立柱構(gòu)成滑道，除了結(jié)構(gòu)簡單，取材容易外，還便于與圓柱形沖擊頭配合，構(gòu)成對稱性更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)，可以用于一些比較特殊的場合。
[0019]推薦的，所述摩擦塊由兩塊板材構(gòu)成，分別置于所述立柱兩側(cè)并用螺栓連接在一起，所述螺栓構(gòu)成摩擦力調(diào)節(jié)裝置。
[0020]對于采用單根立柱構(gòu)成的滑道，推薦的摩擦塊結(jié)構(gòu)是采用兩塊結(jié)構(gòu)形狀相同的材料構(gòu)成，通過螺栓連接在一起。這種結(jié)構(gòu)的摩擦塊結(jié)構(gòu)比較簡單，摩擦力調(diào)節(jié)也非常方便，安裝拆卸也不費(fèi)力。
[0021]優(yōu)選的，所述板材上加工有凹槽，所述凹槽形狀與所述立柱側(cè)壁形狀匹配。
[0022]在構(gòu)成摩擦塊的兩個板材上，加工形狀與立柱側(cè)壁匹配的凹槽，可以增加摩擦塊安裝的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)的牢固性。
[0023]進(jìn)一步的，還包括質(zhì)量塊，所述質(zhì)量塊安裝在滑道底部和/或摩擦塊上，安裝在摩擦塊上的質(zhì)量塊與摩擦塊構(gòu)成一個整體，能夠隨摩擦塊移動。
[0024]增加的質(zhì)量塊，可以安裝到滑道底部與沖擊頭和滑道結(jié)合在一起，可以增加剛體部分的質(zhì)量，安裝在摩擦塊上的質(zhì)量塊可以增加摩擦塊的質(zhì)量。本方案可以方便的的調(diào)節(jié)沖擊參數(shù)，模擬不同的沖擊試驗條件。
[0025]本實(shí)用新型的有益效果是，沖擊錘結(jié)構(gòu)簡單，能夠更真實(shí)的反應(yīng)結(jié)構(gòu)物遭受沖擊作用后的破壞模式，更準(zhǔn)確預(yù)測薄弱部位并加以防護(hù)，提高結(jié)構(gòu)物整體結(jié)構(gòu)安全性。
【附圖說明】
[0026]圖1是實(shí)施例1的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是實(shí)施例1的部件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是實(shí)施例2的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4是實(shí)施例3的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖5是實(shí)施例3的部件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]其中，I為沖擊頭；2為滑道；3為摩擦塊；4為質(zhì)量塊；30為凹槽；31為螺栓。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
[0033]本實(shí)用新型的摩擦耗能型重力沖擊錘，改變了剛性沖擊錘的結(jié)構(gòu)，通過摩擦塊與滑道的相互摩擦作用，模擬沖擊體自身耗能特點(diǎn)，更真實(shí)的反應(yīng)出這類沖擊作用的實(shí)際情況。下面的實(shí)施例僅用于幫助理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，并不表示對本實(shí)用新型的限定。
[0034]實(shí)施例1
[0035]本例摩擦耗能型重力沖擊錘結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，包括包括沖擊頭1、滑道2、摩擦塊3和質(zhì)量塊4。沖擊頭I的形狀、尺寸根據(jù)實(shí)際需求確定，要求撞擊時該部分僅發(fā)生極小的彈性變形為宜。本例滑道2由兩根平行的矩形立柱構(gòu)成，沖擊頭I通過焊接工藝剛性連接在滑道2底部，滑道2的主要作用是產(chǎn)生摩擦力并傳遞給沖擊頭1，要求應(yīng)盡可能保證滑道2接近剛體，不發(fā)生強(qiáng)度破壞。摩擦塊由3塊結(jié)構(gòu)形狀相同的板材構(gòu)成，如圖2所示。3塊板材厚度與2根矩形立柱之間的距離相同，分別置于立柱之間和兩側(cè)，并用螺栓31連接在一起，安裝在滑道上能夠沿滑道移動，其摩擦力通過摩擦塊3上設(shè)置的摩擦力調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行控制，如圖1所示。螺栓31既是摩擦塊的連接件，將摩擦塊固定在滑道2上，同時也是本例的摩擦力調(diào)節(jié)裝置，圖1中4根螺栓31分別置于兩根立柱外側(cè)，可以通過擰緊螺栓控制摩擦塊3滑動摩擦力的大小。摩擦塊3在沖擊滑動時，要求不發(fā)生強(qiáng)度破壞或穩(wěn)定性破壞。圖1中，摩擦塊上安裝了一個質(zhì)量塊4，質(zhì)量塊4與摩擦塊3可以采用卡箍等進(jìn)行固定，使其連接為一個整體，摩擦塊3產(chǎn)生的摩擦力能夠傳遞給質(zhì)量塊4，使其作為一個整體滑動，并具有足夠的質(zhì)量。
[0036]本例中，各個部件都可以參與鋼鐵材料制作，可以采用鍛造、鑄造和機(jī)械加工等制作工藝，沖擊頭和滑道采用焊接工藝進(jìn)行連接，材料的硬度應(yīng)高于HRC64級，其他部件需保證僅發(fā)生較小的彈性變形。
[0037]實(shí)施例2
[0038]如圖3所示，本例滑道2由一根矩形立柱構(gòu)成，摩擦塊3由兩塊板材構(gòu)成，分別置于立柱兩側(cè)并用螺栓31連接在一起。這里螺栓31既用于連接和安裝摩擦塊，也構(gòu)成了摩擦力調(diào)節(jié)裝置。本例中，摩擦塊3上增加了一個質(zhì)量塊4，用于調(diào)節(jié)摩擦塊的質(zhì)量。本例其他結(jié)構(gòu)參見實(shí)施例1的描述。
[0039]實(shí)施例3
[0040]本例滑道2由圓形立柱構(gòu)成，如圖4所示。本例沖擊頭I也采用圓柱形沖擊頭，與滑道2同軸焊接在一起。本例摩擦塊3由兩個形狀相同的板材構(gòu)成，兩個板材上都加工有與立柱形狀匹配的圓弧形凹槽30，見圖5所示。本例摩擦塊3也是通過螺栓31進(jìn)行安裝和固定的，如圖4所示?？梢钥闯觯纠Σ翂K2上安裝了一個質(zhì)量塊4，用于調(diào)節(jié)摩擦塊的質(zhì)量。
[0041]本實(shí)用新型中，質(zhì)量塊也可以安裝在滑道底部，構(gòu)成剛體質(zhì)量的一部分，這里的質(zhì)量塊需要固定，不能在碰撞工程中移動或脫落，而安裝在摩擦塊上的質(zhì)量塊則需要與摩擦塊一起滑動。
【主權(quán)項】
1.摩擦耗能型重力沖擊錘，其特征在于，包括沖擊頭、滑道、摩擦塊，所述沖擊頭剛性連接在滑道底部，所述摩擦塊安裝在滑道上能夠沿滑道移動，其摩擦力通過摩擦塊上設(shè)置的摩擦力調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦耗能型重力沖擊錘，其特征在于，所述滑道由兩根平行的立柱構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的摩擦耗能型重力沖擊錘，其特征在于，所述摩擦塊由3塊板材構(gòu)成，分別置于所述立柱之間和兩側(cè)，并用螺栓連接在一起，所述螺栓構(gòu)成摩擦力調(diào)節(jié)裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦耗能型重力沖擊錘，其特征在于，所述滑道由一根立柱構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的摩擦耗能型重力沖擊錘，其特征在于，所述立柱斷面為矩形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的摩擦耗能型重力沖擊錘，其特征在于，所述立柱斷面為正方形。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的摩擦耗能型重力沖擊錘，其特征在于，所述立柱斷面為圓形。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的摩擦耗能型重力沖擊錘，其特征在于，所述摩擦塊由兩塊板材構(gòu)成，分別置于所述立柱兩側(cè)并用螺栓連接在一起，所述螺栓構(gòu)成摩擦力調(diào)節(jié)裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的摩擦耗能型重力沖擊錘，其特征在于，所述板材上加工有凹槽，所述凹槽形狀與所述立柱形狀匹配。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦耗能型重力沖擊錘，其特征在于，還包括質(zhì)量塊，所述質(zhì)量塊安裝在滑道底部和/或摩擦塊上，安裝在摩擦塊上的質(zhì)量塊與摩擦塊構(gòu)成一個整體，能夠隨摩擦塊移動。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種重力沖擊模擬試驗裝置。本實(shí)用新型公開了一種摩擦耗能型重力沖擊錘，其技術(shù)方案，包括沖擊頭、滑道、摩擦塊，所述沖擊頭剛性連接在滑道底部，所述摩擦塊安裝在滑道上能夠沿滑道移動，其摩擦力通過摩擦塊上設(shè)置的摩擦力調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行控制。本實(shí)用新型的摩擦耗能型重力沖擊錘，改變了剛性沖擊錘的結(jié)構(gòu)，通過摩擦塊與滑道的相互摩擦作用，模擬沖擊體自身耗能特點(diǎn)，更真實(shí)的反應(yīng)出這類沖擊作用的實(shí)際情況。本實(shí)用新型的沖擊錘結(jié)構(gòu)簡單，能夠更真實(shí)的反應(yīng)結(jié)構(gòu)物遭受沖擊作用后的破壞模式，更準(zhǔn)確預(yù)測薄弱部位并加以防護(hù)，提高結(jié)構(gòu)物整體結(jié)構(gòu)安全性。
【IPC分類】G01M7-08
【公開號】CN204269336
【申請?zhí)枴緾N201420812785
【發(fā)明人】劉艷輝, 康翔杰, 趙世春, 楊暢, 唐恒
【申請人】西南交通大學(xué)
【公開日】2015年4月15日
【申請日】2014年12月19日