本發(fā)明涉及一種試驗裝置，具體涉及一種測試一維磁性顆粒鏈沖擊力學(xué)特性的試驗裝置。

背景技術(shù)：

沖擊載荷是一種常見的動態(tài)載荷，在其激勵作用下可能造成結(jié)構(gòu)的損傷和斷裂,影響機械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，對生產(chǎn)生活造成危害。開發(fā)抗沖擊緩沖系統(tǒng)一直是結(jié)構(gòu)動力學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。近年來，顆粒系統(tǒng)作為一種典型的吸能保護介質(zhì)，受到越來越廣泛的關(guān)注，其具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝便捷、緩沖吸能效果明顯等優(yōu)點。一維顆粒鏈系統(tǒng)是最簡單的顆粒系統(tǒng)，其通過顆粒間的相互作用衰減沖擊載荷,達(dá)到緩沖吸能、減振隔振的目的。

置于磁場環(huán)境下的磁性顆粒鏈與無磁性顆粒鏈相比，具有良好的場響應(yīng)抗沖擊特性。通過改變磁場強度，一維磁性顆粒鏈的沖擊力學(xué)特性將隨之變化，屬于智能緩沖結(jié)構(gòu)。國內(nèi)外學(xué)者對此類問題進行了初步的理論計算和仿真分析，但尚未見試驗研究。搭建一種測試一維磁性顆粒鏈沖擊力學(xué)特性的試驗裝置，可有效評估磁性顆粒鏈系統(tǒng)的沖擊力學(xué)特性及能量耗散機理，研究顆粒幾何尺寸、排列方式及磁場強度對磁性顆粒鏈抗沖擊力學(xué)性能的影響規(guī)律，為顆粒鏈緩沖吸能裝置的設(shè)計與優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種測試一維磁性顆粒鏈沖擊力學(xué)特性的試驗裝置，其為研究磁性顆粒鏈的沖擊力學(xué)特性及揭示其緩沖耗能機理，提供了重要的試驗測試平臺。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種測試一維磁性顆粒鏈沖擊力學(xué)特性的試驗裝置，主要由光學(xué)平板、電磁鐵承載臺、傳感器承載臺、t型臺、擺錘、擺錘支架、吸盤電磁鐵固定盤、上夾緊塊、支撐軸、電磁鐵、壓力傳感器、軸承、擺動桿、肋板、吸盤電磁鐵、磁性顆粒組成，其特征在于：所述光學(xué)平板水平放置；擺錘支架設(shè)置在光學(xué)平板的最右側(cè)，擺錘支架與光學(xué)平板固定連接；肋板與擺錘支架固定連接，肋板與光學(xué)平板固定連接；t型臺與擺錘支架緊靠，且t型臺的右端面與擺錘支架的中線平齊，t型臺與光學(xué)平板固定連接；傳感器承載臺設(shè)置在t型臺的后側(cè)，傳感器承載臺與光學(xué)平板固定連接；壓力傳感器與傳感器承載臺固定連接；電磁鐵承載臺設(shè)置在傳感器承載臺的后側(cè)，電磁鐵承載臺與光學(xué)平板固定連接；電磁鐵與電磁鐵承載臺固定連接；吸盤電磁鐵固定盤與擺錘支架固定連接；吸盤電磁鐵與吸盤電磁鐵固定盤固定連接；軸承通過過盈配合安裝在擺錘支架的軸承座孔內(nèi)；支撐軸與軸承通過過渡配合相連，支撐軸的一端與擺錘、上夾緊塊固定連接，且擺錘與上夾緊塊的側(cè)面與支撐軸的軸肩緊靠，支撐軸的另一端伸出擺錘支架及吸盤電磁鐵固定盤外，與擺動桿固定連接；磁性顆粒置于t型臺上部的v型槽內(nèi)。

所述電磁鐵承載臺中間及底部設(shè)有螺紋孔。

所述傳感器承載臺中間及底部設(shè)有螺紋孔且側(cè)面設(shè)有方槽，其截面呈t型。

所述t型臺上端設(shè)有v型槽、底部設(shè)有螺紋孔，其截面呈t型。

所述擺錘是上端設(shè)有凹形槽的實心階梯軸。

所述擺錘支架是設(shè)有軸承座孔及螺紋孔的板件結(jié)構(gòu)。

所述吸盤電磁鐵固定盤是設(shè)有螺紋孔的圓盤狀結(jié)構(gòu)。

所述上夾緊塊下端設(shè)有凹形槽。

所述支撐軸是一側(cè)截面為矩形且另一側(cè)截面為圓形的實心軸。

所述擺動桿是上端設(shè)有圓槽的實心軸。

所述肋板是側(cè)面設(shè)有定位安裝孔的板件結(jié)構(gòu)。

所述光學(xué)平板是市購標(biāo)準(zhǔn)件，具體規(guī)格根據(jù)電磁鐵承載臺、傳感器承載臺、t型臺、肋板及擺錘支架的尺寸而定，其功能是用于固定電磁鐵承載臺、傳感器承載臺、t型臺、肋板及擺錘支架，為整套試驗裝置提供水平定位基準(zhǔn)。

所述電磁鐵承載臺采用鋁合金或其他高強度且低導(dǎo)磁率的材料制作，具體尺寸根據(jù)電磁鐵的規(guī)格及尺寸而定，其功能是固定電磁鐵。

所述傳感器承載臺上螺紋孔用于固定壓力傳感器，其上方槽用于引出壓力傳感器的數(shù)據(jù)線，采用t4純鐵或其它強高度及高導(dǎo)磁率的材料制作，具體尺寸根據(jù)壓力傳感器的規(guī)格及尺寸而定，其功能是固定壓力傳感器。

所述t型臺采用鋁合金或其他低導(dǎo)磁率的材料制作，具體尺寸根據(jù)磁性顆粒的尺寸及數(shù)量而定，其功能是支撐磁性顆粒。

所述擺錘選擇鋁合金或其它低導(dǎo)磁率的材料制作，為自制件，具體尺寸根據(jù)沖擊激勵源的幅值及磁性顆粒的尺寸而定，其功能是作為磁性顆粒鏈的沖擊激勵源。

所述擺錘支架選擇鋁合金或其它高強度且低導(dǎo)磁率的材料制作，為自制件，具體尺寸根據(jù)擺錘尺寸而定，其功能是固定擺錘及吸盤電磁鐵固定盤。

所述吸盤電磁鐵固定盤選擇鋁合金或其它高強度且低導(dǎo)磁率的材料制作，具體尺寸根據(jù)沖擊激勵源的幅值及吸盤電磁鐵的尺寸而定，其功能是固定吸盤電磁鐵。

所述上夾緊塊選擇鋁合金或其它高強度且低導(dǎo)磁率的材料制作，具體尺寸根據(jù)支撐軸及擺錘的尺寸而定，其功能是固定擺錘。

所述支撐軸選擇鋁合金或其它高強度且低導(dǎo)磁率的材料制作，為自制件，其功能是固定上夾緊塊、擺錘及擺動桿。

所述電磁鐵是市購件，具體型號根據(jù)需模擬磁場的磁場強度而定，其功能是作為磁場激勵源。

所述壓力傳感器是市購件，具體型號根據(jù)磁性顆粒的沖擊力響應(yīng)幅值及頻率而定，其功能是測試磁性顆粒的沖擊力響應(yīng)。

所述軸承是市購標(biāo)準(zhǔn)件，具體型號根據(jù)支撐軸的尺寸而定，其功能是對支撐軸起支撐作用。

所述擺動桿選用t4純鐵或其它高導(dǎo)磁率的材料制作，為自制件，其功能是控制擺錘的運動狀態(tài)。

所述肋板選用鋁合金或其它高強度且低導(dǎo)磁率的材料制作，為自制件，其功能為支撐擺錘支架。

所述吸盤電磁鐵為市購件，具體型號根據(jù)擺動桿的質(zhì)量而定，其功能是控制擺動桿的運動狀態(tài)。

所述磁性顆粒為市購件，具體尺寸根據(jù)試驗要求而定。

本發(fā)明的工作流程如下：

根據(jù)沖擊激勵源幅值的要求，將相應(yīng)高度處的吸盤電磁鐵通電，轉(zhuǎn)到擺動桿至已通電的吸盤電磁鐵位置處，使擺動桿與吸盤電磁鐵吸引連接；將電磁鐵通電，待形成穩(wěn)定的磁場后，將一定數(shù)量的磁性顆粒置于t型臺上端的v型槽內(nèi)，形成一維磁性顆粒鏈；斷開吸盤電磁鐵的電源，擺動桿因失去磁力吸引，在重力的作用下自由下落；由于擺動桿與擺錘同軸固定連接，因此擺錘也自由下落；當(dāng)擺錘運動到豎直位置時，其具有的勢能作為沖擊能量，撞擊一維磁場顆粒鏈；壓力傳感器記錄沖擊波傳至一維磁性顆粒鏈尾端時的動態(tài)力學(xué)響應(yīng)。

本發(fā)明“一種測試一維磁性顆粒鏈沖擊力學(xué)特性的試驗裝置”，其優(yōu)點如下：

（1）結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易于拆卸移動、經(jīng)濟實用。

（2）測量元件安裝連接方便，易于測量。

（3）可模擬不同幅值的沖擊載荷。

（4）可更換不同幾何尺寸的磁性顆粒及改變磁性顆粒的排列方式。

（5）可模擬磁場環(huán)境并通過更換不同規(guī)格的電磁鐵調(diào)節(jié)磁場環(huán)境的強弱。

總之，該裝置為研究一維磁性顆粒鏈的沖擊力學(xué)特性提供了重要的試驗測試平臺，可有效評估磁性顆粒鏈系統(tǒng)的沖擊力學(xué)特性及能量耗散機理，研究顆粒幾何尺寸、排列方式及磁場強度對磁性顆粒鏈抗沖擊力學(xué)性能的影響規(guī)律，為顆粒鏈緩沖吸能裝置的設(shè)計與優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種測試一維磁性顆粒鏈沖擊力學(xué)特性的試驗裝置結(jié)構(gòu)正視圖；

圖2為本發(fā)明一種測試一維磁性顆粒鏈沖擊力學(xué)特性的試驗裝置結(jié)構(gòu)的立體示意圖；

圖3為本發(fā)明測試一維磁性顆粒鏈沖擊力學(xué)特性的試驗裝置結(jié)構(gòu)的立體示意圖。

1、光學(xué)平板；2、電磁鐵承載臺；3、傳感器承載臺；4、t型臺；5、擺錘；6、擺錘支架；7、吸盤電磁鐵固定盤；8、上夾緊塊；9、支撐軸；10、電磁鐵；11、壓力傳感器；12、軸承；13、擺動桿；14、肋板；15、吸盤電磁鐵、16、磁性顆粒。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述：

如圖所示，本發(fā)明一種測試一維磁性顆粒鏈沖擊力學(xué)特性的試驗裝置，主要由光學(xué)平板1、電磁鐵承載臺2、傳感器承載臺3、t型臺4、擺錘5、擺錘支架6、吸盤電磁鐵固定盤7、上夾緊塊8、支撐軸9、電磁鐵10、壓力傳感器11、軸承12、擺動桿13、肋板14、吸盤電磁鐵15、磁性顆粒16組成。其特征在于：所述光學(xué)平板1水平放置；擺錘支架6設(shè)置在光學(xué)平板1的最右側(cè)，擺錘支架6與光學(xué)平板1固定連接；肋板14與擺錘支架6固定連接，肋板14與光學(xué)平板1固定連接；t型臺4與擺錘支架6緊靠，且t型臺4的右端面與擺錘支架6的中線平齊，t型臺4與光學(xué)平板1固定連接；傳感器承載臺3設(shè)置在t型臺4的后側(cè)，傳感器承載臺3與光學(xué)平板1固定連接；壓力傳感器11與傳感器承載臺3固定連接；電磁鐵承載臺2設(shè)置在傳感器承載臺3的后側(cè)，電磁鐵承載臺2與光學(xué)平板1固定連接；電磁鐵10與電磁鐵承載臺2固定連接；吸盤電磁鐵固定盤7與擺錘支架6固定連接；吸盤電磁鐵15與吸盤電磁鐵固定盤7固定連接；軸承12通過過盈配合安裝在擺錘支架6的軸承座孔內(nèi)；支撐軸9與軸承12通過過渡配合相連，支撐軸9的一端與擺錘5、上夾緊塊8固定連接，且擺錘5與上夾緊塊8的側(cè)面與支撐軸9的軸肩緊靠，支撐軸9的另一端伸出擺錘支架6及吸盤電磁鐵固定盤7外，與擺動桿13固定連接；磁性顆粒16置于t型臺4上部的v型槽內(nèi)。

所述光學(xué)平板1是市購標(biāo)準(zhǔn)件，具體規(guī)格根據(jù)電磁鐵承載臺2、傳感器承載臺3、t型臺4、肋板14及擺錘支架6的尺寸而定，其功能是用于固定電磁鐵承載臺2、傳感器承載臺3、t型臺4、肋板14及擺錘支架6，為整套試驗裝置提供水平定位基準(zhǔn)。

所述電磁鐵承載臺2是中間及底部設(shè)有螺紋孔的自制件，采用鋁合金或其它高強度且低導(dǎo)磁率的材料制作，具體尺寸根據(jù)電磁鐵10的規(guī)格及尺寸而定，其功能是固定電磁鐵10。

所述傳感器承載臺3是中間及底部設(shè)有螺紋孔且側(cè)面設(shè)有方槽的自制件，其截面呈t型，其上螺紋孔用于固定壓力傳感器11，其上方槽用于引出壓力傳感器11的數(shù)據(jù)線，采用t4純鐵或其它高強度及高導(dǎo)磁率的材料制作，具體尺寸根據(jù)壓力傳感器11的規(guī)格及尺寸而定，其功能是固定壓力傳感器11。

所述t型臺4是上端設(shè)有v型槽、底部設(shè)有螺紋孔的自制件，其截面呈t型，采用鋁合金或其它低導(dǎo)磁率的材料制作，具體尺寸根據(jù)磁性顆粒16的尺寸及數(shù)量而定，其功能是盛放磁性顆粒16。

所述擺錘5是上端設(shè)有凹形槽的實心階梯軸，選擇鋁合金或其它低導(dǎo)磁率的材料制作，為自制件，具體尺寸根據(jù)沖擊激勵源的幅值及磁性顆粒16的尺寸而定，其功能是作為磁性顆粒鏈的沖擊激勵源。

所述擺錘支架6是設(shè)有軸承座孔及螺紋孔的板件結(jié)構(gòu)，選擇鋁合金或其它高強度且低導(dǎo)磁率的材料制作，為自制件，具體尺寸根據(jù)擺錘5尺寸而定，其功能是固定擺錘5及吸盤電磁鐵固定盤7。

所述吸盤電磁鐵固定盤7是設(shè)有螺紋孔的圓盤狀自制件，選擇鋁合金或其它高強度且低導(dǎo)磁率的材料制作，具體尺寸根據(jù)沖擊激勵源的幅值及吸盤電磁鐵15的尺寸而定，其功能是固定吸盤電磁鐵15。

所述上夾緊塊8是下端設(shè)有凹形槽的自制件，選擇鋁合金或其它高強度且低導(dǎo)磁率的材料制作，具體尺寸根據(jù)支撐軸9及擺錘5的尺寸而定，其功能是固定擺錘5。

所述支撐軸9是一側(cè)截面為矩形且另一側(cè)截面為圓形的實心軸，選擇鋁合金或其它高強度且低導(dǎo)磁率的材料制作，為自制件，其功能是固定上夾緊塊8、擺錘5及擺動桿13。

所述電磁鐵10是市購件，具體型號根據(jù)需模擬磁場的磁場強度而定，其功能是作為磁場激勵源。

所述壓力傳感器11是市購件，具體型號根據(jù)磁性顆粒16的沖擊力響應(yīng)幅值及頻率而定，其功能是測試磁性顆粒16的沖擊力響應(yīng)。

所述軸承12是市購標(biāo)準(zhǔn)件，具體型號根據(jù)支撐軸的尺寸而定，其功能是對支撐軸9起支撐作用。

所述擺動桿13是上端設(shè)有圓槽的實心軸，選用t4純鐵或其它高導(dǎo)磁率的材料制作，為自制件，其功能是控制擺錘5的運動狀態(tài)。

所述肋板14是側(cè)面設(shè)有定位安裝孔的板件結(jié)構(gòu)，選用鋁合金或其它高強度且低導(dǎo)磁率的材料制作，為自制件，其功能為支撐擺錘支架6。

所述吸盤電磁鐵15為市購件，具體型號根據(jù)擺動桿13的質(zhì)量而定，其功能是控制擺動桿13的運動狀態(tài)。

所述磁性顆粒16為市購件，具體尺寸根據(jù)試驗要求而定。

本發(fā)明的工作流程如下：

根據(jù)沖擊激勵源幅值的要求，將相應(yīng)高度處的吸盤電磁鐵15通電，轉(zhuǎn)到擺動桿13至已通電的吸盤電磁鐵15位置處，使擺動桿13與吸盤電磁鐵15吸引連接；將電磁鐵10通電，待形成穩(wěn)定的磁場后，將一定數(shù)量的磁性顆粒16置于t型臺上端的v型槽內(nèi)，形成一維磁性顆粒鏈；斷開吸盤電磁鐵15的電源，擺動桿13因失去磁力吸引，在重力的作用下自由下落；由于擺動桿13與擺錘5同軸固定連接，因此擺錘5也自由下落；當(dāng)擺錘5運動到豎直位置時，其具有的勢能作為沖擊能量，撞擊一維磁場顆粒鏈；壓力傳感器11記錄沖擊波傳至一維磁性顆粒鏈尾端時的動態(tài)力學(xué)響應(yīng)。