CN110658057A - 落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法及其装置。该测量方法包括以下步骤：提供一种圆形管件低速落锤冲击试验检测装置；先将圆形管件放置在承料机构上，再使落锤冲击组件以冲击速度为零而落在圆形管件上，最后检测冲击板的初始位移d₁和圆形管件的测点的初始位移d₂；先将落锤冲击组件上升一个预设高度，再将冲击板沿着滑动导杆轴向滑下，使冲击板带动锤头锤击圆形管件的测点；在锤头锤击圆形管件时，检测冲击板的位移量δ和圆形管件的测点的位移量ω；根据初始位移d₁、d₂及位移量δ、ω，计算圆形管件的截面变形量。本发明可以根据位移量而获得圆形管件在轴向上各个测点的冲击挠度，而且为冲击时刻的数据，非常准确。

Description

落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法及其装置

技术领域

本发明涉及冲击试验技术领域的一种测量方法，尤其涉及一种落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法，该设计该测量方法的落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量装置。

背景技术

金属或复合材料制成的管件在交通工具、物料运输或海洋工程等领域应用广泛。例如在航空航天及汽车行业，高比模量和比强度的耐冲击管件可满足行业内对于结构轻量化的需求；再例如海上由管件搭建的导管平台，供给船只在靠近导管平台时船艏会对导管架造成低速冲击，在受到冲击损伤后，管件产生弯曲和凹陷变形，损伤容限将大幅降低，从而影响整体结构的稳定。因此，在应用于这些重要的工程领域前，对管件进行冲击性能的试验研究是很有必要的。

但是，现有的落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法无法对冲击过程中截面变形量进行准确测量，大都在冲击结束后再通过仪器机械测量，误差较大，无法得到截面变形量随时间的变化过程且无法记录和储存数据信息；现有的落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法对试验台本身防止二次冲击的装置要求较高，试验台成本也相应提高。

发明内容

为解决现有的圆形管件冲击试验中管件截面形变量的测量方法误差较大且无法得到管件挠度随时间的变化过程的技术问题，本发明提供一种落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法及其装置。

本发明采用以下技术方案实现：一种落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法，其包括以下步骤：

步骤一、提供一种圆形管件低速落锤冲击试验检测装置；所述试验检测装置包括试验台组件和落锤冲击组件；所述试验台组件包括底座、承料机构以及至少两根滑动导杆；两根滑动导杆平行设置，每根滑动导杆的底端安装在底座上；所述承料机构安装在底座上，并用于供进行落锤冲击试验的一个圆形管件放置；所述落锤冲击组件包括冲击板和锤头；冲击板具有分别与至少两根滑动导杆对应的至少两个直线滑动轴承，每根滑动导杆穿过对应的直线滑动轴承，使冲击板能沿着滑动导杆的轴向滑动；锤头安装在冲击板朝向底座的一面上，并在冲击板向下滑动时锤击圆形管件的测点；

步骤二、先将圆形管件放置在所述承料机构上，再使所述落锤冲击组件以冲击速度为零而落在圆形管件上，最后检测冲击板的初始位移d₁和圆形管件的测点的初始位移d₂；

步骤三、先将所述落锤冲击组件上升一个预设高度，再将冲击板沿着滑动导杆轴向滑下，使冲击板带动锤头锤击圆形管件的测点；

步骤四、在锤头锤击圆形管件时，检测冲击板的位移量δ和圆形管件的测点的位移量ω；

步骤五、根据初始位移d₁、d₂及位移量δ、ω，计算圆形管件的截面变形量；所述截面变形量的计算方法包括以下步骤：

(5.1)计算撞击变形差值一Δ1，Δ1＝δ-d₁；

(5.2)计算撞击变形差值二Δ2，Δ2＝ω-d₂；

(5.3)计算所述截面变形量δ_d，δ_d＝Δ1-Δ2。

本发明通过先测量落锤冲击组件在冲击速度为零时对圆形管件的冲击数据，即检测出冲击板和测点的初始位移，而后将落锤冲击组件上升一个预设高度，再将落锤冲击组件在重力的作用下沿着滑动导杆的轴向冲击至圆形管件上，以对测点进行锤击试验，随后检测出在锤击的过程中冲击板和圆形管件的位移量，最后根据之前检测的数据，计算出圆形管件的截面变形量，解决了现有的圆形管件冲击试验中管件截面形变量的测量方法误差较大且无法得到管件挠度随时间的变化过程的技术问题，得到了测量误差小，并且能够实时检测出圆形管件冲击时测点形变量的技术效果。

作为上述方案的进一步改进，所述试验台组件还包括光电门，所述落锤冲击组件还包括遮光片；光电门安装在底座上，且检测方向与滑动导杆的轴向平行；遮光片安装在冲击板上，并在锤头锤击圆形管件时沿着所述检测方向穿过光电门；

所述测量方法还包括以下步骤：

步骤六、先测量遮光片的宽度L，再记录锤头锤击圆形管件的总用时t，最后计算锤头撞击圆形管件时的冲击速度：

作为上述方案的进一步改进，所述圆形管件低速落锤冲击试验检测装置还包括位移信号测量组件，所述位移信号测量组件用于检测冲击板的初始位移d₁、位移量δ以及所述测点的初始位移d₂、位移量ω；所述位移信号测量组件包括第一直线位移传感器以及第二直线位移传感器；第一直线位移传感器用于检测冲击板的初始位移d₁、位移量δ；第二直线位移传感器用于检测所述测点的初始位移d₂、位移量ω。

进一步地，底座位于圆形管件的下方部分开设检测口；所述位移信号测量组件还包括安装板；安装板活动安装在底座上，且能沿着圆形管件的轴向移动，并位于检测口的下方；第一直线位移传感器以及第二直线位移传感器均安装在安装板上，且触头均穿过检测口后位于圆形管件的同一侧。

再进一步地，在步骤二中，第一直线位移传感器以及第二直线位移传感器的触头均下压1～2cm。

进一步地，所述测量方法还包括以下步骤：

步骤七、在锤头锤击圆形管件时，先向圆形管件的测点和非测点发射激光束，再计算所述激光束返回的频率以及相邻两次激光返回的间隔时间，最后根据所述冲击速度，计算出圆形管件的测点和非测点的振动量以及振动频率。

再进一步地，所述圆形管件低速落锤冲击试验检测装置还包括振动信号测量组件，所述振动信号测量组件包括向所述测点发射激光束的第一激光测振仪以及向所述非测点发射激光束的第二激光测振仪；第一激光测振仪用于检测所述测点的振动量，第二激光测振仪用于检测所述非测点的振动量。

作为上述方案的进一步改进，所述测量方法还包括以下步骤：

步骤八、在冲击板和锤头之间设置力传感器，利用力传感器检测锤头锤击圆形管件时所受的冲击反力。

作为上述方案的进一步改进，所述试验台组件还包括上板架、限高板和自动脱钩装置、绳索和至少两个定滑轮；上板架的两端分别固定在两根滑动导杆的顶端上；限高板的一端固定在上板架上，另一端朝向自动脱钩装置设置；自动脱钩装置活动安装在上板架上，并钩住吊耳；吊耳固定在冲击板上；自动脱钩装置在上升所述预设高度后撞击限高板，以使吊耳脱钩；两个定滑轮均安装在上板架上，并位于限高板的同一侧；其中一个定滑轮位于自动脱钩装置的上方，其中另一个定滑轮位于上板架的端部；绳索的一端与自动脱钩装置连接，另一端通过所有定滑轮后位于底座的一侧；其中，在步骤二时，通过下放绳索使锤头以冲击速度为零而搭在圆形管件上；在步骤三中，通过上拉绳索使自动脱钩装置上升所述预设高度。

本发明还提供一种落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量装置，其应用上述任意所述的落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法，所述测量装置包括：

初始测量模块，其用于先将圆形管件放置在所述承料机构上，再使所述落锤冲击组件以冲击速度为零而落在圆形管件上，最后检测冲击板的初始位移d₁和圆形管件的测点的初始位移d₂；

撞击模块，其用于先将所述落锤冲击组件上升一个预设高度，再将冲击板沿着滑动导杆轴向滑下，使冲击板带动锤头锤击圆形管件的测点；

撞击测量模块，其用于在锤头锤击圆形管件时，检测冲击板的位移量δ和圆形管件的测点的位移量ω；

形变量计算模块，其用于计算圆形管件的截面变形量；所述形变量计算模块包括计算单元一、计算单元二以及计算单元三；所述计算单元用于计算撞击变形差值一Δ1，Δ1＝δ-d₁；所述计算单元二用于计算撞击变形差值二Δ2，Δ2＝ω-d₂；所述计算单元三用于计算所述截面变形量δ_d，δ_d＝Δ1-Δ2。

相较于现有的管件截面变形量的测量方法，本发明的落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法及其装置，其具有以下有益效果：

1、该落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法，其通过先测量落锤冲击组件在冲击速度为零时对圆形管件的冲击数据，即检测出冲击板和测点的初始位移，而后将落锤冲击组件上升一个预设高度，再将落锤冲击组件在重力的作用下沿着滑动导杆的轴向冲击至圆形管件上，以对测点进行锤击试验，随后检测出在锤击的过程中冲击板和圆形管件的位移量，最后根据之前检测的数据，计算出圆形管件的截面变形量，解决了现有的圆形管件冲击试验中管件截面形变量的测量方法误差较大且无法得到管件挠度随时间的变化过程的技术问题，得到了测量误差小，并且能够实时检测出圆形管件冲击时测点形变量的技术效果。

2、该落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法，其可以通过测量遮光片的宽度以及锤头锤击圆形管件的总用时而计算出锤头撞击圆形管件时的冲击速度。该测量方法还可以在锤头锤击时向圆形管件的测点和非测点发射激光束，再计算出激光束返回的频率以及相邻两次激光返回的间隔时间，最后根据之前所计算出的冲击速度，计算圆形管件的测点和非测点的振动量以及振动频率。该测量方法也还可以通过在冲击板和锤头之间设置力传感器的方式检测出锤头撞击圆形管件时所受到的冲击反力。这样，该测量方法就可以在检测截面形变量的同时检测出其他的冲击性能参数，为综合评价被测件的抗冲击能力和结构参数提供依据，而且冲击性能参数的数据多，可以全面地研究管件的冲击性能。

该落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法的有益效果同落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法的效果相同，在此不再做赘述。

附图说明

图1为本发明实施例1的落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法的流程图；

图2为图1所示出的测量方法所提供的圆形管件低速落锤冲击试验检测装置的立体图；

图3为图2中的圆形管件低速落锤冲击试验检测装置的部分放大图；

图4为图2中的圆形管件低速落锤冲击试验检测装置的锤头撞击圆形管件时管件变形的正视图；

图5为图4中的圆形管件在被撞击时测点处截面的受压变形示意图。

符号说明：

1 底座 18 第一激光测振仪

2 滑动导杆 19 第二激光测振仪

3 冲击板 20 安装板

4 上板架 21 第一直线位移传感器

5 定滑轮 22 第二直线位移传感器

6 限高板 23 绳索

7 自动脱钩装置 24 滑槽

8 吊耳 25 壳体

9 力传感器 26 吊钩

10 配重块 27 窗口

11 锤头 28 检测口

12 砧座一 29 工字钢

13 圆形管件 30 钢板

14 砧座二 31 螺栓

15 遮光片 32 限位套

16 缓冲弹簧 33 直线滑动轴承

17 光电门

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请参阅图1、图2以及图3，本实施例提供了一种落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法，该测量方法可作为管件冲击试验中的方法，也可以作为工厂中检测圆形管件的性能参数时的性能测量方法，还可以通过计算机程序的控制方式应用在各种嵌入式设备或芯片中。在本实施例中，该落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法包括以下这些步骤。

步骤一、提供一种圆形管件低速落锤冲击试验检测装置。在本实施例中，接下来详细介绍该检测装置的一种施行方案。该试验检测装置包括试验台组件、落锤冲击组件、振动信号测量组件以及位移信号测量组件。

试验台组件包括底座1、滑动导杆2、承料机构以及光电门17，还可包括上板架4、限高板6、自动脱钩装置7、绳索23、定滑轮5以及缓冲弹簧16。在本实施例中，底座1包括工字钢29、钢板30、螺栓31以及减震橡胶垫未在图1中示出。工字钢29的数量为两块，而且这两块工字钢29平行设置。钢板30的平板，其一面贴合在两块工字钢29的同一侧面上，而且通过多个螺栓31进行固定。减震橡胶垫设置在钢板30和工字钢29之间，以降低钢板30的振动传递至工字钢29，从而使整个检测装置能够更加稳定地安装在其他设备或地面上。

滑动导杆2的数量至少为两根，而且两根滑动导杆2平行设置。每根滑动导杆2的底端安装在底座1上，其可以通过一个限位套32安装在底座1上。具体而言，限位套32可以提前通过螺钉等连接件固定在钢板30的上表面上，而滑动导杆2则直接插入在限位套32中。滑动导杆2的表面可以经常涂覆润滑油，以提高滑动导杆2表面的光滑程度。而且，滑动导杆2的表面可以涂覆耐氧化的材料，避免其表面生锈而增大摩擦力。

承料机构安装在底座1上，并用于供进行落锤冲击试验的一个圆形管件13放置。在本实施例中，承料机构包括砧座一12和砧座二14。砧座一12和砧座二14上均开设V型定位槽，两个定位槽位于两根滑动导杆2之间，并分别供圆形管件13的两端放置。而为了能够调节砧座一12和砧座二14的位置，底座1上开设平行设置的至少两组滑槽24。具体地，滑槽24开设在钢板30上，滑槽24的槽向与圆形管件13的轴向平行。砧座一12的底端活动安装在其中一组滑槽24中，砧座二14的底端活动安装在其中另一组滑槽中。

光电门17安装在底座1上，且检测方向与滑动导杆2的轴向平行。在本实施例中，光电门17可以为光电门组件中的一个检测机构，而光电门组件可以通过多种方式安装在底座1上，即固定在钢板30的端面上。光电门17总体上呈U形，其两端朝向滑动导杆2设置。光电门17能够对通过其检测门的物体进行测速，其具体的测速过程会在后续介绍。

上板架4的两端分别固定在两根滑动导杆2的顶端上。上板架4可以通过焊接、连接件连接、卡接等方式与滑动导杆2固定，在本实施例中，上板架4的板面与钢板30的板面平行。限高板6的一端固定在上板架4上，另一端朝向自动脱钩装置7设置。自动脱钩装置7活动安装在上板架4上，并能够钩住落锤冲击组件。在本实施例中，其包括壳体25和吊钩26。壳体25的顶端与绳索23的一端连接，壳体25的底端为开口端。吊钩26转动安装在壳体25中，吊钩26的底端伸出于壳体25的底端外。吊钩26的顶端从壳体25的一侧开设的窗口27伸出于壳体25外。

定滑轮5的数量至少为两个，两个定滑轮5均安装在上板架4上，并位于限高板6的同一侧。其中一个定滑轮5位于自动脱钩装置7的上方，其中另一个定滑轮5位于上板架4的端部。绳索23的一端与自动脱钩装置7连接，另一端通过所有定滑轮5后位于底座1的一侧。这样，试验人员就可以通过拉动绳索23的另一端，从而使自动脱钩装置7升高。

缓冲弹簧16的数量至少为两个，而且至少两个缓冲弹簧16分别与至少两根滑动导杆2对应。每个缓冲弹簧16套在对应的滑动导杆2的底端上，并在锤头11锤击圆形管件13后向冲击板3提供缓冲弹性作用力。其中，缓冲弹簧16的底端直接套在限位套32上，并会被限位套32限制向上移动。缓冲弹簧16能够防止冲击脆性大或截面刚度较小的被测件时被测件断裂，避免冲击使下方的传感器受损。

落锤冲击组件包括冲击板3、力传感器9、锤头11以及遮光片15，还可包括吊耳8和配重块10。冲击板3具有直线滑动轴承33，而直线滑动轴承33的数量至少为两个，且每个直线滑动轴承33与一根滑动导杆2对应。每根滑动导杆2穿过对应的直线滑动轴承33，使冲击板3能沿着滑动导杆2的轴向滑动。配重块10的数量为两个，而且这两个配重块10关于冲击板3的中心对称，以增加冲击板3的整体重量。滑动导杆2可以作为冲击板3的滑轨，而且由于滑动导杆2与冲击板3之间通过直线滑动轴承进行连接，几乎可以克服导杆摩擦的影响，在有限高度实现冲击速度最大化，这就解决了现有装置无法克服导轨摩擦力对落锤部分的影响。

锤头11安装在冲击板3朝向底座1的一面上，并在冲击板3向下滑动时锤击圆形管件13的测点。在本实施例中，为了便于实现锤头11的准确、高效锤击，锤头11设置在冲击板3的中间位置。力传感器9安装在冲击板3上，并用于检测锤头11锤击圆形管件13时所受的冲击反力。力传感器9可以采用压力传感器，其能够检测到锤头11在撞击时的瞬间冲击力。遮光片15安装在冲击板3上，并在锤头11锤击圆形管件13时沿着检测方向穿过光电门17。遮光片15为一个L形的检测片，其一端固定在冲击板3的底面上。光电门17用于检测锤头11锤击圆形管件13时遮光片15的冲击速度。在锤头11锤击圆形管件13的全过程中，遮光片15恰好穿过整个光电门17的检测区域，光电门电路接通，程序触发高速数据采集控制器进行采集，并将数据通过以太网传输给上位机，计时器将遮光片15完全经过光电门17后记录用时为t，记遮光片宽度为L，通过计算并记录瞬时冲击速度为：

自动脱钩装置7在未触发时钩住吊耳8，而吊耳8固定在冲击板3上。自动脱钩装置7在上升至一个预设高度后撞击限高板6，以使吊耳8脱钩。在本实施例中，吊钩26的底端能钩住吊耳8，在自动脱钩装置7上升至该预设高度后，限高板6向下撞击吊钩26的顶端，驱动吊钩26转动以带动吊钩26的底端转动，使吊耳8从吊钩26的底端上脱落。

步骤二、先将圆形管件13放置在承料机构上，再使落锤冲击组件以冲击速度为零而落在圆形管件13上，最后检测冲击板3的初始位移d₁和圆形管件13的测点的初始位移d₂。在本步骤中，通过下放绳索23使锤头11以冲击速度为零而搭在圆形管件13上。

步骤三、先将落锤冲击组件上升一个预设高度，再将冲击板3沿着滑动导杆2轴向滑下，使冲击板3带动锤头11锤击圆形管件13的测点。在本步骤中，通过上拉绳索23使自动脱钩装置7上升预设高度。

步骤四、在锤头11锤击圆形管件13时，检测冲击板3的位移量δ和圆形管件13的测点的位移量ω。这里需要说明的是，步骤二和步骤四中的检测装置为位移信号测量组件。位移信号测量组件用于检测冲击板3的初始位移d₁、位移量δ以及测点的初始位移d₂、位移量ω。位移信号测量组件包括第一直线位移传感器21以及第二直线位移传感器22。第一直线位移传感器21用于检测冲击板3的初始位移d₁、位移量δ。第二直线位移传感器22用于检测测点的初始位移d₂、位移量ω。而且，在步骤二中，第一直线位移传感器21以及第二直线位移传感器22的触头均下压1～2cm，而检测的位移值以电压信号形式由高速数据采集控制器采集并通过以太网传输至PC端处理为位移量。

在本实施例中，底座1位于圆形管件13的下方部分开设检测口28，即在钢板30上开设该检测口28。安装板20活动安装在底座1上，且能沿着圆形管件13的轴向移动，并位于检测口28的下方。第一直线位移传感器21以及第二直线位移传感器22均安装在安装板20上，且触头均穿过检测口28后位于圆形管件13的同一侧。这样在检测时，试验人员可以根据需要调整安装板20相对底座1的相对位置，从而使第一直线位移传感器21以及第二直线位移传感器22所检测的测点的位置发生改变，实现对不同测点的检测。

步骤五、根据初始位移d₁、d₂及位移量δ、ω，计算圆形管件13的截面变形量。请参阅图3以及图4，由于落锤冲击组件为一个整体，所以第一直线位移传感器21实时测量的锤头11与圆形管件13接触时落锤冲击组件中冲击板3的位移值等于管件的测点处上表面的位移值，因此截面变形量的计算方法包括以下步骤：

(5.1)计算撞击变形差值一Δ1，Δ1＝δ-d₁；

(5.2)计算撞击变形差值二Δ2，Δ2＝ω-d₂；

(5.3)计算截面变形量δ_d，δ_d＝Δ1-Δ2。因此，截面变形量δ_d的计算公式为：

δ_d＝δ+d₂-ω-d₁

通过上述这些步骤可得到冲击过程中冲击点处截面变形量的实时变化曲线。在其他一些实施例中，测量方法还可以增加以下这些步骤。

步骤六、先测量遮光片15的宽度L，再记录锤头11锤击圆形管件13的总用时t，最后计算锤头11撞击圆形管件13时的冲击速度：

在本实施例中，在锤头11锤击圆形管件13时光电门17的光电门电路接通，程序触发高速数据采集控制器进行采集，并将数据通过以太网传输给上位机，计时器将遮光片完全经过光电门后记录用时为t，记遮光片宽度为L，通过计算并记录瞬时冲击速度。

步骤七、在锤头11锤击圆形管件13时，先向圆形管件13的测点和非测点发射激光束，再计算激光束返回的频率以及相邻两次激光返回的间隔时间，最后根据冲击速度，计算出圆形管件13的测点和非测点的振动量以及振动频率。在本实施例中，本步骤可以通过振动信号测量组件实现。振动信号测量组件包括向测点发射激光束的第一激光测振仪18以及向非测点发射激光束的第二激光测振仪19。第一激光测振仪18用于检测测点的振动量，第二激光测振仪19用于检测非测点的振动量。

在实际安装时，第一激光测振仪18发出的检测光线直接射向圆形管件13的测点所在的位置，而且其可以安装在其他设备上或者地面上，在其他实施例中，如果底座1的上表面的区域足够大，第一激光测振仪18以及第二激光测振仪19均可以安装在底座1上。第二激光测振仪19发出的检测光线直接圆形管件13的非测点所在的位置，即射向圆形管件13的任意位置都可以，只要不在测点的位置。第一激光测振仪18或第二激光测振仪19发出的光线在照射在圆形管件13上时，其会反射回来并被其接收，而在圆形管件13振动时，该光线则不会被接收到，所以激光测振仪就可以根据激光的接收频率从而获得振动量或者振动频率的。

步骤八、在冲击板3和锤头11之间设置力传感器9，利用力传感器9检测锤头11锤击圆形管件13时所受的冲击反力。本步骤可以测量出锤头11在撞击时受到的冲击情况，冲击反力一方面可反映管件的截面刚度的大小，另一方面可用于定量研究冲击力大小和管件变形量的关系

综上所述，本实施例的落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法具有以下优点：

1、该落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法，其通过先测量落锤冲击组件在冲击速度为零时对圆形管件13的冲击数据，即检测出冲击板3和测点的初始位移，而后将落锤冲击组件上升一个预设高度，再将落锤冲击组件在重力的作用下沿着滑动导杆2的轴向冲击至圆形管件13上，以对测点进行锤击试验，随后检测出在锤击的过程中冲击板3和圆形管件13的位移量，最后根据之前检测的数据，计算出圆形管件13的截面变形量，解决了现有的圆形管件冲击试验中管件截面形变量的测量方法误差较大且无法得到管件挠度随时间的变化过程的技术问题，得到了测量误差小，并且能够实时检测出圆形管件13冲击时测点形变量的技术效果。

2、该落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法，其可以通过测量遮光片15的宽度以及锤头11锤击圆形管件13的总用时而计算出锤头11撞击圆形管件13时的冲击速度。该测量方法还可以在锤头11锤击时向圆形管件13的测点和非测点发射激光束，再计算出激光束返回的频率以及相邻两次激光返回的间隔时间，最后根据之前所计算出的冲击速度，计算圆形管件13的测点和非测点的振动量以及振动频率。该测量方法也还可以通过在冲击板3和锤头11之间设置力传感器的方式检测出锤头11撞击圆形管件13时所受到的冲击反力。这样，该测量方法就可以在检测截面形变量的同时检测出其他的冲击性能参数，为综合评价被测件的抗冲击能力和结构参数提供依据，而且冲击性能参数的数据多，可以全面地研究管件的冲击性能。

实施例2

本实施例提供了一种落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量装置，该测量装置应用实施例1中的落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法。其中，该测量装置包括初始测量模块、撞击模块、撞击测量模块以及形变量计算模块。

初始测量模块用于先将圆形管件13放置在承料机构上，再使落锤冲击组件以冲击速度为零而落在圆形管件13上，最后检测冲击板3的初始位移d₁和圆形管件13的测点的初始位移d₂。在实际应用中，初始测量模块可以设置机械手，通过机械手将圆形管件13防止在该承料机构上，而接下来则通过下放绳索23使锤头11以冲击速度为零而搭在圆形管件13上。在测量初始位移时，则可以通过实施例1中的第一直线位移传感器21以及第二直线位移传感器22进行测量。

撞击模块用于先将落锤冲击组件上升一个预设高度，再将冲击板3沿着滑动导杆2轴向滑下，使冲击板3带动锤头11锤击圆形管件13的测点。撞击模块通过上拉绳索23使自动脱钩装置7上升预设高度，其可以通过绕线机的方式时绳索23卷起来，这样绳索23的相对长度就会缩短，从而使自动脱钩装置7上升，并在上升至一定高度后与限高板6相接触，从而实现自动脱钩装置7的自动脱钩。

撞击测量模块用于在锤头11锤击圆形管件13时，检测冲击板3的位移量δ和圆形管件13的测点的位移量ω。撞击测量模块则可以设置位移信号测量组件对位移量进行测量，该位移信号测量组件即为实施例1中所介绍的位移信号测量组件。

形变量计算模块用于计算圆形管件13的截面变形量。形变量计算模块包括计算单元一、计算单元二以及计算单元三。计算单元用于计算撞击变形差值一Δ1，Δ1＝δ-d₁。计算单元二用于计算撞击变形差值二Δ2，Δ2＝ω-d₂。计算单元三用于计算截面变形量δ_d，δ_d＝Δ1-Δ2。形变量计算模块能够直接设置在计算机中，而之前检测的数据则可以通过检测仪器直接与计算机连接。

实施例3

请继续参阅图2，本实施例提供一种圆形管件低速落锤冲击试验检测装置，该试验检测装置能够对需进行试验的圆形管件13进行检测，以检测出该圆形管件的冲击性能参数，从而为获得高比模量和比强度的耐冲击管件而做准备工作。其中，该试验检测装置包括实施例1中所介绍的试验台组件、落锤冲击组件、振动信号测量组件以及位移信号测量组件。

因此，本实施例的圆形管件低速落锤冲击试验检测装置具有以下优点：

1、该圆形管件低速落锤冲击试验检测装置，其试验台组件的滑动导杆2可以作为落锤冲击组件的冲击板3的滑轨，而且由于滑动导杆2与冲击板3之间通过直线滑动轴承33进行连接，几乎可以克服导杆摩擦的影响，在有限高速实现锤头的冲击速度最大化，这就解决了现有装置无法克服导轨摩擦力对落锤部分的影响。

2、该圆形管件低速落锤冲击试验检测装置，其试验台组件的承料机构能够供圆形管件13进行放置，而锤头11在冲击板3的带动作用下而沿着滑动导杆2的轴向垂落至圆形管件13，从而锤击圆形管件13的测点，实现冲击试验的锤击模拟试验过程。而力传感器9在锤头11锤击过程中检测出相应的冲击反力，遮光片15穿过时光电门17能够检测冲击速度，同时振动信号测量组件能够检测圆形管件13的测点和非测点的振动量，位移信号测量组件能够检测冲击板3和圆形管件13的位移量，这样试验人员就可以根据这些参数获取到圆形管件13的冲击性能参数，尤其是能够根据位移量而获得圆形管件13在轴向上各个测点的冲击挠度。而且，该检测装置可实时测量该圆形管件13的挠度，无需考虑二次冲击对管件的影响，这样所检测的冲击挠度为冲击时刻的数据，非常准确，而且检测的数据还可以与检测时间所对应，进而得到管件挠度随时间的变化过程，解决了现有的圆形管件冲击试验装置无法在冲击过程中对管件挠度进行准确测量的技术问题。

3、该圆形管件低速落锤冲击试验检测装置，其可对锤头11的冲击速度及冲击过程中产生的冲击力、被测管件挠度、冲击振动响应等参数进行同步实时测量，为综合评价被测件的抗冲击能力和结构参数提供依据，而且冲击性能参数的数据多，可以全面地研究管件的冲击性能。

4、该圆形管件低速落锤冲击试验检测装置，其其位移信号测量组件的变形量计算机构能够对锤头锤击圆形管件13的变形量进行计算，这样可以获得不同的冲击量所产生的变形量，而且测点的位置可以通过砧座一12和砧座二14在滑槽24内滑动而相对底座1的位置产生改变，这样所获得的数据既可以与检测时间关联，还可以与测点的位置所关联，实现对圆形管件13的全面检测。

5、该圆形管件低速落锤冲击试验检测装置，其试验台组件还可设置限高板6和自动脱钩装置7，而落锤冲击组件可设置吊耳8，而自动脱钩装置7能够在上升一定高度后与限高板6相撞，限高板6撞击吊钩26后能够使吊钩26转动，从而使吊钩26与吊耳8相脱离，实现自动脱钩装置7与落锤冲击组件的纯机械分离，方法简单且能达到试验要求，避免不必要的设备故障，降低了设备成本。

实施例4

本实施例提供了一种圆形管件低速落锤冲击试验仪器，该仪器包括检测装置和数据处理装置。其中，该检测装置为实施例3中的圆形管件低速落锤冲击试验检测装置。数据处理装置用于获取力传感器9检测的冲击反力、遮光片15的冲击速度、振动信号测量组件检测的振动量、位移信号测量组件检测的位移量，并生成圆形管件13的冲击挠度。

当然，该数据处理装置还可用于将冲击反力、冲击速度、振动量以及位移量等数据记录在其内部预设的一个参数统计表中，并对应出该圆形管件13的类型以及测点位置，实现试验数据的统计。另外，为了方便数据的统计，该参数统计表中的记录数据还可以直接显示在一个显示屏上，也可以通过数据曲线的形式呈现在统计图中。因此，在实际应用中，该数据处理装置可以设置在PC端或移动端上，而这些检测参数可以作为衡量一个圆形管件的冲击性能的重要参数指标。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤一、提供一种圆形管件低速落锤冲击试验检测装置；所述试验检测装置包括试验台组件和落锤冲击组件；所述试验台组件包括底座(1)、承料机构以及至少两根滑动导杆(2)；两根滑动导杆(2)平行设置，每根滑动导杆(2)的底端安装在底座(1)上；所述承料机构安装在底座(1)上，并用于供进行落锤冲击试验的一个圆形管件(13)放置；所述落锤冲击组件包括冲击板(3)和锤头(11)；冲击板(3)具有分别与至少两根滑动导杆(2)对应的至少两个直线滑动轴承(33)，每根滑动导杆(2)穿过对应的直线滑动轴承(33)，使冲击板(3)能沿着滑动导杆(2)的轴向滑动；锤头(11)安装在冲击板(3)朝向底座(1)的一面上，并在冲击板(3)向下滑动时锤击圆形管件(13)的测点；

步骤二、先将圆形管件(13)放置在所述承料机构上，再使所述落锤冲击组件以冲击速度为零而落在圆形管件(13)上，最后检测冲击板(3)的初始位移d₁和圆形管件(13)的测点的初始位移d₂；

步骤三、先将所述落锤冲击组件上升一个预设高度，再将冲击板(3)沿着滑动导杆(2)轴向滑下，使冲击板(3)带动锤头(11)锤击圆形管件(13)的测点；

步骤四、在锤头(11)锤击圆形管件(13)时，检测冲击板(3)的位移量δ和圆形管件(13)的测点的位移量ω；

步骤五、根据初始位移d₁、d₂及位移量δ、ω，计算圆形管件(13)的截面变形量；所述截面变形量的计算方法包括以下步骤：

(5.1)计算撞击变形差值一Δ1，Δ1＝δ-d₁；

(5.2)计算撞击变形差值二Δ2，Δ2＝ω-d₂；

(5.3)计算所述截面变形量δ_d，δ_d＝Δ1-Δ2。

2.如权利要求1所述的落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法，其特征在于，所述试验台组件还包括光电门(17)，所述落锤冲击组件还包括遮光片(15)；光电门(17)安装在底座(1)上，且检测方向与滑动导杆(2)的轴向平行；遮光片(15)安装在冲击板(3)上，并在锤头(11)锤击圆形管件(13)时沿着所述检测方向穿过光电门(17)；

所述测量方法还包括以下步骤：

步骤六、先测量遮光片(15)的宽度L，再记录锤头(11)锤击圆形管件(13)的总用时t，最后计算锤头(11)撞击圆形管件(13)时的冲击速度：

3.如权利要求1所述的落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法，其特征在于，所述圆形管件低速落锤冲击试验检测装置还包括位移信号测量组件，所述位移信号测量组件用于检测冲击板(3)的初始位移d₁、位移量δ以及所述测点的初始位移d₂、位移量ω；所述位移信号测量组件包括第一直线位移传感器(21)以及第二直线位移传感器(22)；第一直线位移传感器(21)用于检测冲击板(3)的初始位移d₁、位移量δ；第二直线位移传感器(22)用于检测所述测点的初始位移d₂、位移量ω。

4.如权利要求3所述的落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法，其特征在于，底座(1)位于圆形管件(13)的下方部分开设检测口(28)；所述位移信号测量组件还包括安装板(20)；安装板(20)活动安装在底座(1)上，且能沿着圆形管件(13)的轴向移动，并位于检测口(28)的下方；第一直线位移传感器(21)以及第二直线位移传感器(22)均安装在安装板(20)上，且触头均穿过检测口(28)后位于圆形管件(13)的同一侧。

5.如权利要求4所述的落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法，其特征在于，在步骤二中，第一直线位移传感器(21)以及第二直线位移传感器(22)的触头均下压1～2cm。

6.如权利要求2所述的落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法，其特征在于，所述测量方法还包括以下步骤：

步骤七、在锤头(11)锤击圆形管件(13)时，先向圆形管件(13)的测点和非测点发射激光束，再计算所述激光束返回的频率以及相邻两次激光返回的间隔时间，最后根据所述冲击速度，计算出圆形管件(13)的测点和非测点的振动量以及振动频率。

7.如权利要求6所述的落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法，其特征在于，所述圆形管件低速落锤冲击试验检测装置还包括振动信号测量组件，所述振动信号测量组件包括向所述测点发射激光束的第一激光测振仪(18)以及向所述非测点发射激光束的第二激光测振仪(19)；第一激光测振仪(18)用于检测所述测点的振动量，第二激光测振仪(19)用于检测所述非测点的振动量。

8.如权利要求1所述的落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法，其特征在于，所述测量方法还包括以下步骤：

步骤八、在冲击板(3)和锤头(11)之间设置力传感器(9)，利用力传感器(9)检测锤头(11)锤击圆形管件(13)时所受的冲击反力。

9.如权利要求1所述的落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法，其特征在于，所述试验台组件还包括上板架(4)、限高板(6)和自动脱钩装置(7)、绳索(23)和至少两个定滑轮(5)；上板架(4)的两端分别固定在两根滑动导杆(2)的顶端上；限高板(6)的一端固定在上板架(4)上，另一端朝向自动脱钩装置(7)设置；自动脱钩装置(7)活动安装在上板架(4)上，并钩住吊耳(8)；吊耳(8)固定在冲击板(3)上；自动脱钩装置(7)在上升所述预设高度后撞击限高板(6)，以使吊耳(8)脱钩；两个定滑轮(5)均安装在上板架(4)上，并位于限高板(6)的同一侧；其中一个定滑轮(5)位于自动脱钩装置(7)的上方，其中另一个定滑轮(5)位于上板架(4)的端部；绳索(23)的一端与自动脱钩装置(7)连接，另一端通过所有定滑轮(5)后位于底座(1)的一侧；其中，在步骤二时，通过下放绳索(23)使锤头(11)以冲击速度为零而搭在圆形管件(13)上；在步骤三中，通过上拉绳索(23)使自动脱钩装置(7)上升所述预设高度。

10.一种落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量装置，其应用如权利要求1-9中任意一项所述的落锤冲击试验中圆形管件截面变形量的测量方法，其特征在于，所述测量装置包括：

初始测量模块，其用于先将圆形管件(13)放置在所述承料机构上，再使所述落锤冲击组件以冲击速度为零而落在圆形管件(13)上，最后检测冲击板(3)的初始位移d₁和圆形管件(13)的测点的初始位移d₂；

撞击模块，其用于先将所述落锤冲击组件上升一个预设高度，再将冲击板(3)沿着滑动导杆(2)轴向滑下，使冲击板(3)带动锤头(11)锤击圆形管件(13)的测点；

撞击测量模块，其用于在锤头(11)锤击圆形管件(13)时，检测冲击板(3)的位移量δ和圆形管件(13)的测点的位移量ω；

形变量计算模块，其用于计算圆形管件(13)的截面变形量；所述形变量计算模块包括计算单元一、计算单元二以及计算单元三；所述计算单元用于计算撞击变形差值一Δ1，Δ1＝δ-d₁；所述计算单元二用于计算撞击变形差值二Δ2，Δ2＝ω-d₂；所述计算单元三用于计算所述截面变形量δ_d，δ_d＝Δ1-Δ2。

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