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CN106442114B - 一种用于动态压缩试验的卸载保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于动态压缩试验的卸载保护装置，包括底座，卸载保护装置还包括用于安装试件的承载件、设置在承载件下方的力传感器、支撑于力传感器的下方的支撑座，承载件位于底座的上方，支撑座能够上下滑动地设置在底座上，卸载保护装置还包括卸载销，卸载销的一端部与支撑座固定连接，卸载销的另一端部与底座固定连接，卸载销的承载力小于力传感器的最大量程。该卸载保护装置可适用于动态压缩冲击试验中，在试验时可将压缩载荷传递到卸载销上，当压缩载荷超过卸载销的最大承受载荷时，卸载销断裂，有效避免了对力传感器的进一步冲击，从而可防止力传感器过载失效，使得力传感器可重复使用，进而降低了试验成本。

Description

一种用于动态压缩试验的卸载保护装置
技术领域
本发明具体涉及材料力学性能测试与表征技术领域，具体涉及一种用于动态压缩试验的卸载保护装置。
背景技术
拉伸、压缩、剪切等应力状态是非金属材料在汽车碰撞安全下的屈服及断裂力学行为的基本评判指标。为了更准确全面的测定材料的力学性能，还需要通过压缩试验获得材料在压缩应力状态下的动态力学行为。电子万能试验机可以实现准静态压缩测试，但进行应变率处于1-400/s的动态压缩测试时，需要在跌落试验台上完成。通常跌落冲击试验中会使用力传感器，但试验过程中冲击能量过大或者样件本身吸能较小时，多余的冲击能量会破坏应变式传感器。由于应变式传感器价格较高，使得试验的成本较高
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的问题，提供一种能够在动态压缩试验过程中对力传感器进行保护避免力传感器发生破坏的用于动态压缩试验的卸载保护装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种用于动态压缩试验的卸载保护装置，包括底座，所述卸载保护装置还包括用于安装试件的承载件、设置在所述承载件下方的力传感器、支撑于所述力传感器的下方的支撑座，所述承载件位于所述底座的上方，所述支撑座能够上下滑动地设置在所述底座上，所述卸载保护装置还包括卸载销，所述卸载销的一端部与所述支撑座固定连接，所述卸载销的另一端部与所述底座固定连接，所述卸载销的承载力小于所述力传感器的最大量程。
优选地，所述卸载销沿上下方向延伸，所述卸载销的上部与所述底座固定连接，所述卸载销的下部与所述支撑座固定连接。
优选地，所述卸载销沿上下方向延伸，所述卸载销的上部与所述支撑座固定连接，所述卸载销的下部与所述底座固定连接。
优选地，所述承载件的下端面与所述底座的上端面之间具有一间隙，所述间隙大于所述卸载销承受载荷后的变形量。
进一步地，所述底座包括位于下方的固定座和下端部固定连接在所述固定座的上端面上的固定柱，所述间隙设置在所述固定柱的上端面与所述承载件的下端面之间。
进一步地，当所述卸载销承受载荷断裂后，所述间隙的值为零。
优选地，所述卸载销包括断裂部和连接部，所述连接部分别位于所述卸载销的两端部，所述连接部分别与所述底座和所述支撑座固定连接，所述断裂部的直径小于所述连接部的直径。
进一步地，所述力传感器的失效载荷为F，所述卸载销的抗拉强度为δ，所述断裂部的横截面积小于F/δ值。
优选地，所述支撑座包括第一支撑板、第二支撑板、两端部分别与所述第一支撑板和所述第二支撑板相固定连接的导轨，所述底座包括位于所述底座左右两侧的竖梁和连接在两侧的所述竖梁之间的横梁，所述第一支撑板位于所述横梁的上方，所述第二支撑板位于所述横梁的下方，所述导轨能够上下滑动地设置在所述横梁上。
进一步地，所述卸载保护装置还包括固定设置在所述横梁上的直线轴承，所述导轨与所述直线轴承相配合。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的用于动态压缩试验的卸载保护装置结构简单，适用于动态压缩冲击试验中，在试验时可将压缩载荷传递到卸载销上，当压缩载荷超过卸载销的最大承受载荷时，卸载销断裂，有效避免了对力传感器的进一步冲击，从而可防止力传感器过载失效，使得力传感器可重复使用，进而降低了试验成本。
附图说明
附图1为本发明的用于动态压缩试验的卸载保护装置的结构示意图（卸载销未断裂）；
附图2为本发明的用于动态压缩试验的卸载保护装置的结构示意图（卸载销断裂后）。
其中：1、底座；11、固定柱；12、竖梁；13、横梁；2、承载件；3、力传感器；4、支撑座；41、第一支撑板；42、第二支撑板；43、导轨；5、卸载销；6、直线轴承；100、试件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
实施例1
如图1和图2所示，本发明的用于动态压缩试验的卸载保护装置包括底座1、承载件2、力传感器3、支撑座4和卸载销5，试件100安装在承载件2上、力传感器3安装在承载件2的下端面上，支撑座4连接在力传感器3的下端面，卸载销5分别与支撑座4和底座1固定连接，支撑座4能够相对底座1上下滑动。
本实施例中，底座1包括位于下方的固定座和固定设于固定座上的固定柱11，固定座包括位于底座1的左右两侧的竖梁12和固定连接在左右两侧的竖梁11之间的横梁13，固定柱11也分别设置在底座1的左右两侧，固定柱11的下端部固定设置在横梁13上。
承载件2位于底座1的上方，试件100安装在承载件2的上端面上。本实施例中，试验开始前，承载件2的下端面与底座1的上端面亦即固定柱11的上端面之间具有一间隙，该间隙值需大于卸载销5承受载荷时的变形量，这样，可保证使试验过程中的压缩载荷有效传递到卸载销5上直至卸载销5断裂。当卸载销5断裂后，试件100、承载件2、力传感器3和支撑座4构成的整体相对底座1向下滑动，直至承载件2的下端面与固定柱11的上端面相接触，即上述的间隙值变为零。
本实施例中，支撑座4包括第一支撑板41、第二支撑板42、两端部分别与第一支撑板41和第二支撑板42相固定连接的导轨43，第一支撑板41位于横梁13的上方，第一支撑板41固定连接在力传感器3的下端面上，第二支撑板42位于横梁13的下方，导轨43能够上下滑动地设置在横梁13上。具体的，在横梁13上设有贯穿横梁13的上下两端面的导向槽，导轨43能够上下滑动地穿设在导向槽中。为减小导轨43相对横梁13上下滑动时的摩擦力，在横梁13上固定设有直线轴承6，直线轴承的中心轴线与导向槽的中心轴线同轴设置，且直线轴承与导轨43相配合。本实施例中，导轨43设有两组，两组导轨43相平行设置。
卸载销5的承载能力小于力传感器3的最大量程，具体的，卸载销5包括连接部和断裂部，连接部分别设置在卸载销5的两端部，断裂部位于卸载销5的中部，断裂部的直径小于连接部的直径，连接部分别与支撑座4和底座1固定连接，当压缩载荷超过卸载销5所能承受的极限载荷时，卸载销5断裂，断裂位置发生在断裂部。
卸载销5的断裂部的横截面积可根据如下方式选取：若力传感器3的失效载荷为F，卸载销5的抗拉强度为δ，则卸载销5的断裂时的临界横截面积为S=F/δ。选取时保证卸载销5的断裂部的横截面积S1<S即可。这样，当采用不同量程范围的力传感器3时，选取不同横截面积的卸载销5，从而可使该卸载保护装置适用于不同范围能量的冲击试验。
本实施例中，卸载销5沿上下方向延伸，连接部位于卸载销5的上下两端部，断裂部位于卸载销5的中部，其上端部与横梁13固定连接，下端部与第二支撑板42固定连接，如图1和图2，所示这样，在试验过程中，卸载销5承受的为拉伸载荷。
当在试件100上施加压缩载荷时，压缩载荷由试件100依次经承载件2、力传感器3、第一支撑板41、导轨43和第二支撑板42传递到卸载销5上，卸载销5将产生拉伸变形，若压缩载荷F超过卸载销5的最大受力载荷时，卸载销5断裂，承载件2、力传感器3、第一支撑板41、导轨43和第二支撑板42组成的整体将向下运动，直到承载件2的下端面与固定柱11的上端面接触，即承载件2的下端面与底座1的上端面亦即固定柱11的上端面之间的间隙为零，如图2所示，此时压缩载荷F将沿着承载件2传递到底座1，力传感器3悬空，不再受到冲击压力，这样可防止力传感器3发生破坏。
因此，在跌落试验台上进行压缩测试时，只要选取的卸载销5的最大受力载荷小于力传感器3的量程，即可以防止冲击载荷过大对力传感器3产生破坏，这样就可以反复多少使用该力传感器3，每次试验只需要更换卸载销5即可，从而可降低试验成本。
实施例2
本实施例中，卸载销5沿上下方向延伸，连接部位于卸载销5的上下两端部，断裂部位于卸载销5的中部，其上端部与第一支撑板41固定连接，下端部与横梁13固定连接，无图示，其余与实施例1相同，在此不再赘述。
这样，当在试件100上施加压缩载荷时，压缩载荷由试件100依次经承载件2、力传感器3、第一支撑板41传递到卸载销5上，卸载销5将产生压缩变形，若压缩载荷F超过卸载销5的最大受力载荷时，卸载销5断裂，承载件2、力传感器3、第一支撑板41、导轨43和第二支撑板42组成的整体将向下运动，直到承载件2的下端面与固定柱11的上端面接触，即承载件2的下端面与底座1的上端面亦即固定柱11的上端面之间的间隙为零，如图2所示，此时压缩载荷F将沿着承载件2传递到底座1，力传感器3悬空，不再受到冲击压力，可防止力传感器3发生破坏。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于动态压缩试验的卸载保护装置，包括底座，其特征在于：所述卸载保护装置还包括用于安装试件的承载件、设置在所述承载件下方的力传感器、支撑于所述力传感器的下方的支撑座，所述承载件位于所述底座的上方，所述支撑座能够上下滑动地设置在所述底座上，所述卸载保护装置还包括卸载销，所述卸载销与施加于所述卸载销的载荷均沿上下方向延伸，所述卸载销的上部与所述支撑座固定连接，所述卸载销的下部与所述底座固定连接，所述卸载销的承载力小于所述力传感器的最大量程，所述承载件的下端面与所述底座的上端面之间具有一间隙，所述间隙大于所述卸载销承受载荷后的变形量。
2.根据权利要求1所述的用于动态压缩试验的卸载保护装置，其特征在于：所述底座包括位于下方的固定座和下端部固定连接在所述固定座的上端面上的固定柱，所述间隙设置在所述固定柱的上端面与所述承载件的下端面之间。
3.根据权利要求1所述的用于动态压缩试验的卸载保护装置，其特征在于：当所述卸载销承受载荷断裂后，所述间隙的值为零。
4.根据权利要求1所述的用于动态压缩试验的卸载保护装置，其特征在于：所述卸载销包括断裂部和连接部，所述连接部分别位于所述卸载销的两端部，所述连接部分别与所述底座和所述支撑座固定连接，所述断裂部的直径小于所述连接部的直径。
5.根据权利要求4所述的用于动态压缩试验的卸载保护装置，其特征在于：所述力传感器的失效载荷为F，所述卸载销的抗拉强度为δ，所述断裂部的横截面积小于F/δ值。
6.根据权利要求1所述的用于动态压缩试验的卸载保护装置，其特征在于：所述支撑座包括第一支撑板、第二支撑板、两端部分别与所述第一支撑板和所述第二支撑板相固定连接的导轨，所述底座包括位于所述底座左右两侧的竖梁和连接在两侧的所述竖梁之间的横梁，所述第一支撑板位于所述横梁的上方，所述第二支撑板位于所述横梁的下方，所述导轨能够上下滑动地设置在所述横梁上。
7.根据权利要求6所述的用于动态压缩试验的卸载保护装置，其特征在于：所述卸载保护装置还包括固定设置在所述横梁上的直线轴承，所述导轨与所述直线轴承相配合。
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