一種可調節衝擊角度的複合材料結構衝擊裝置的製作方法
2023-12-10 22:00:12
專利名稱：一種可調節衝擊角度的複合材料結構衝擊裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種衝擊裝置，尤其是對複合材料結構進行衝擊的並且可調節衝擊角度的衝擊裝置。
背景技術：
複合材料因具有高比強度和比模量等優異性能，已廣泛應用於飛機結構設計製造。衝擊損傷是對複合材料結構影響最嚴重的損傷類型，為了驗證複合材料結構設計是否滿足設計指標，必須對結構進行衝擊損傷試驗以評估衝擊損傷威脅。目前引入衝擊損傷的衝擊裝置有落錘、擺錘、空氣槍。其中落錘要求受衝擊表面向上，擺錘要求受衝擊表面垂直，而大型複合材料結構複雜，其姿態固定後，受衝擊表面角度多樣，因此落錘和擺錘不適用於大型複合材料結構試驗；如果通過調整試驗件姿態滿足角度要求，拆卸夾具會延長大型複合材料結構試驗周期，同時容易對試件造成損傷。空氣槍不受角度限制，但是其裝置複雜且受管制，要求操作精度非常高，只有專業單位專職人員才能完成。
發明內容為解決現有衝擊裝置要求被衝擊表面的角度特定以及空氣槍裝置複雜等不足，本實用新型提供一種能夠適應各種衝擊角度的衝擊裝置。本實用新型採取的技術方案為包括定軸轉動質量系統[1]、第一導軌[2]、第二導軌[3]、第一衝頭W]、第二衝頭[5]；定軸轉動質量系統[1]包括可使其轉動的轉軸支架 [16]，以及首尾鉸接的第一支架[11]、第二支架[12]、可以調整兩支架夾角的角度調節裝置[13]，第一支架[11]上固定有第一質量塊[14]，第二支架[12]固定有第二質量塊[15]； 第一導軌[2]內具有可沿第一導軌[2]滑動的第一衝頭W]，第二導軌[3]內具有可沿第二導軌[3]滑動的第二衝頭[5]。進一步地，角度調節裝置[13]包括第一撐杆[17]和第二撐杆[18]，第二撐杆 [18] 一端與第二支架[12]鉸接，另一端為滑移軌道；第一撐杆[17] —端與第一支架[11] 鉸接，另一端可沿第二撐杆[18]上的滑動軌道滑移。當受衝擊表面[6]具有向下角度時，基於能量守恆和動量守恆原理，定軸轉動質量系統[1]將第一衝頭W]的動能傳遞到第二衝頭[5]，使第二衝頭[5]可以沿第二軌道 [3]運動並垂直衝擊受衝擊表面。當受衝擊表面具有向上角度時，僅利用第一導軌[2]控制第一衝頭W]的運動方向，使第一衝頭[4]沿第一導軌[2]下落以垂直衝擊受衝擊表面 [6]0本實用新型產生的積極效果該裝置結構簡單，操作方便，該裝置試驗精度不低於現有衝擊裝置；該裝置能夠應用於飛機結構驗證過程採用的各種尺寸、形狀的試件；該裝置利用定軸轉動質量系統，將垂直衝擊能量轉化為所需角度的衝擊能量，適用於衝擊各種角度的受衝擊表面。
圖1為可調節衝擊角度的複合材料結構衝擊裝置結構示意圖；圖2為角度調節裝置結構示意圖；圖3為受衝擊表面具有向下角度時複合材料結構衝擊裝置工作狀態示意圖；圖4為衝擊表面具有向上角度時複合材料結構衝擊裝置工作狀態示意圖；其中，1 定軸轉動質量系統，2 第一導軌，3 第二導軌，4 第一衝頭，5 第二衝頭， 6 受衝擊表面了，11 第一支架，12 第二支架，13 角度調節裝置，14 第一質量塊，15 第二質量塊，16 轉軸支架，17 第一撐杆，18 第二撐杆，19 緊固螺栓。
具體實施方式
下面結合說明書附圖對本實用新型作進一步詳細描述。一種可調節衝擊角度的複合材料結構衝擊裝置，包括定軸轉動質量系統1、第一導軌2、第二導軌3、第一衝頭4、第二衝頭5 ；定軸轉動質量系統1包括可使其轉動的轉軸支架 16，以及首尾鉸接的第一支架11、第二支架12、可以調整兩支架夾角的角度調節裝置13，第一支架11上固定有第一質量塊14，第二支架12固定有第二質量塊15 ；第一導軌2內具有可沿第一導軌2滑動的第一衝頭4，第二導軌3內具有可沿第二導軌3滑動的第二衝頭5。依據試驗需求確定第二衝頭5的質量；根據動能、動量守恆原理計算所需第一衝頭4、第一質量塊14、第二質量塊15的質量以及第一衝頭4下落所需高度。當受衝擊表面6朝下，調節第二軌道3的角度，使第二軌道3垂直於受衝擊表面6 ； 將第二衝頭5放置到第二軌道3底端；調整定軸轉動質量系統1和第二軌道3的相對位置， 使第二衝頭5和第二質量塊15接觸，同時第二支架12垂直於第二軌道3的軸線；調整角度調節裝置13，使第一支架11水平，將第一衝頭4放到第一導軌2底端；將第一衝頭4和第一導軌2放到第一質量塊14上方，使第一質量塊14和第一衝頭4接觸，同時第一軌道2垂直於第一支架11，如圖3所示。工作開始，將第一衝頭4抬升至所需高度後釋放，第一衝頭4 沿第一軌道2運動並衝擊第一質量塊14，定軸轉動質量系統1繞轉軸支架16的支點轉動， 第二質量塊15衝擊第二衝頭5，第二衝頭5沿第二軌道3運動衝擊受衝擊表面6。當受衝擊表面6朝上，僅使用第一軌道2和第一衝頭4完成衝擊過程依據試驗需求確定第一衝頭4的質量；根據動能、動量守恆原理計算所需第一衝頭4的高度。使第一軌道2垂直於受衝擊表面6，將第一衝頭4放置在第一軌道2內所需高度後釋放，第一衝頭4 沿第一軌道2下落衝擊受衝擊表面6，如圖4所示。角度調節裝置13通過調整該裝置於第一支架11和第二支架12鉸接點間的距離來調整第一支架11和第二支架12的角度。所述角度調節裝置13包括第一撐杆17和第二撐杆18，第二撐杆18 —端與第二支架12鉸接，另一端為滑移軌道；第一撐杆17 —端與第一支架11鉸接，另一端可沿第二撐杆18上的滑動軌道滑移，當第一撐杆17與第二撐杆18 達到所需相對位置後，使用緊固螺栓19即可固定第一撐杆17在字第二撐杆18滑移軌道中的位置。該裝置結構簡單，操作方便，該裝置試驗精度不低於現有衝擊裝置；該裝置能夠應用於複合材料結構驗證過程採用的各種尺寸、形狀的試件；該裝置利用定軸轉動質量系統，將垂直衝擊能量轉化為所需角度的衝擊能量，適用於衝擊各種角度的受衝擊表面。
權利要求1.一種可調節衝擊角度的複合材料結構衝擊裝置，包括定軸轉動質量系統[1]、第一導軌[2]、第二導軌[3]、第一衝頭W]、第二衝頭[5]；定軸轉動質量系統[1]包括可使其轉動的轉軸支架[16]，以及首尾鉸接的第一支架[11]、第二支架[12]、可以調整兩支架夾角的角度調節裝置[13]，第一支架[11]上固定有第一質量塊[14]，第二支架[12]固定有第二質量塊[15]；第一導軌[2]內具有可沿第一導軌[2]滑動的第一衝頭W]，第二導軌[3] 內具有可沿第二導軌[3]滑動的第二衝頭[5]。
2.根據權利要求1所述的可調節衝擊角度的複合材料結構衝擊裝置，其特徵在於角度調節裝置[13]包括第一撐杆[17]和第二撐杆[18]，第二撐杆[18] —端與第二支架[12] 鉸接，另一端為滑移軌道；第一撐杆[17] —端與第一支架[11]鉸接，另一端可沿第二撐杆 [18]上的滑動軌道滑移。
專利摘要本實用新型涉及一種可調節衝擊角度的複合材料結構衝擊裝置，包括定軸轉動質量系統、第一導軌、第二導軌、第一衝頭、第二衝頭；定軸轉動質量系統包括可使其轉動的轉軸支架，以及首尾鉸接的第一支架、第二支架、可以調整兩支架夾角的角度調節裝置，第一支架上固定有第一質量塊，第二支架固定有第二質量塊；第一導軌內具有可沿第一導軌滑動的第一衝頭，第二導軌內具有可沿第二導軌滑動的第二衝頭。該裝置結構簡單，操作方便，該裝置試驗精度不低於現有衝擊裝置；該裝置能夠應用於飛機結構驗證過程採用的各種尺寸、形狀的試件；該裝置利用定軸轉動質量系統，將垂直衝擊能量轉化為所需角度的衝擊能量，適用於衝擊各種角度的受衝擊表面。
文檔編號G01N3/02GK202177556SQ20112029469
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月15日 優先權日2011年8月15日
發明者劉紅霞, 李軍貴, 楊傑, 熊偉 申請人:中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所