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原文传递一种二维平面波激发、传播和监测的测试系统及方法

专利名称：	一种二维平面波激发、传播和监测的测试系统及方法
摘要：	本发明公开一种二维平面波激发、传播和监测的测试系统及方法，系统由平面波激发装置、支撑平台和数据监测系统组成，平面波激发装置设置于支撑平台的一侧，平面波激发装置包括框架、移动导轨、离合器、伺服电机、升降机、升降手轮、放摆装置、光电编码器、主轴、摆杆和摆锤；移动导轨设置于平面波激发装置的一侧，移动导轨上活动连接有离合器，可沿着移动导轨上下移动，伺服电机的输出轴与主轴连接，主轴通过摆杆与摆锤连接，主轴的末端设置有光电编码器；支撑平台包括平台支架、平台底板和侧挡板，平台支架的上表面均匀铺设有水平万向轮，侧挡板的内壁均匀铺设有侧面万向轮，水平万向轮和侧面万向轮形成有用于放置试样的轨道。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	天津大学
发明人：	朱建波;任梦;周韬;邓稀肥;彭琦
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910574293.7
公开号：	CN110333289A
代理机构：	天津市北洋有限责任专利代理事务所
代理人：	刘子文
分类号：	G01N29/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	300350 天津市津南区海河教育园雅观路135号天津大学北洋园校区
主权项：	1.一种二维平面波激发、传播和监测的测试系统，其特征在于，由平面波激发装置、支撑平台和数据监测系统组成，所述平面波激发装置设置于支撑平台的一侧，平面波激发装置包括框架(1)、移动导轨(2)、离合器(3)、伺服电机(4)、升降机(5)、升降手轮(6)、放摆装置(7)、光电编码器(8)、主轴(9)、摆杆(10)和摆锤(11)；所述移动导轨(2)设置于平面波激发装置的一侧，移动导轨(2)上活动连接有离合器(3)，通过所述升降机(5)和升降手轮(6)控制所述离合器(3)沿着移动导轨(2)上下移动，所述伺服电机(4)放置于所述离合器(3)上，所述伺服电机(4)的输出轴与所述主轴(9)连接，所述主轴(9)通过摆杆(10)与所述摆锤(11)连接，主轴(9)的末端设置有所述光电编码器(8)，放摆装置(7)固定于主轴(9)的上方，以将摆杆(10)固定于初始位置并静止释放，摆杆(10)可在主轴(9)上水平移动，以调整摆锤(11)的水平位置，升降手轮(6)可带动升降机(5)进行垂直方向的微调；所述支撑平台包括平台支架(12)、平台底板(17)和侧挡板(13)，所述平台底板(17)安置于平台支架(12)上，所述侧挡板(13)安置于平台底板(17)的两侧，所述平台底板(17)的上表面均匀铺设有水平万向轮(14)，侧挡板(13)的内壁均匀铺设有侧面万向轮(15)，所述水平万向轮(14)和侧面万向轮(15)形成有用于放置试样(19)的轨道；所述数据监测系统由电阻应变片、信号放大器、数据记录仪和计算机组成，电阻应变片贴于试样表面，用于监测试样表面的应变信号，应变片通过屏蔽导线与惠斯通电桥入口端连接，惠斯通电桥出口端通过屏蔽导线与信号放大器接线端入口连接，信号放大器接线端出口通过屏蔽导线与数据记录仪接线端入口连接，数据记录仪接线端出口通过数据线与计算机接线端连接形成数据采集、记录和存储回路。 2.根据权利要求1所述的一种二维平面波激发、传播和监测的测试系统，其特征在于，所述主轴(9)的调节高度范围为1～2m；摆锤(11)的摆角范围为0°～160°。 3.根据权利要求1所述的一种二维平面波激发、传播和监测的测试系统，其特征在于，所述摆锤(11)锤头的形状为板状或圆柱状，圆柱状锤头用于产生一维应力波，板状锤头用于产生二维平面应力波。 4.根据权利要求1所述的一种二维平面波激发、传播和监测的测试系统，其特征在于，所述平台底板(17)的左右两侧设置有宽度调节螺钉(16)，通过螺钉的松紧可调节两个侧挡板(13)之间的宽度。 5.根据权利要求1所述的一种二维平面波激发、传播和监测的测试系统，其特征在于，所述平台底板(17)末端设置有尾部缓冲板(18)，尾部缓冲板(18)由橡胶垫层组成，用于吸收试样的冲击能量。 6.根据权利要求1所述的一种二维平面波激发、传播和监测的测试系统，其特征在于，所述升降机(5)和升降手轮(6)通过蜗轮蜗杆连接。 7.一种二维平面波激发、传播和监测的测试方法，基于权利要求1所述二维平面波激发、传播和监测的测试系统，其特征在于，包括以下步骤： (1)将试样放置在支撑平台上，通过宽度调节螺钉(16)调节两个侧挡板(13)之间的宽度，使支撑平台的两侧挡板正好夹紧试样，确保试样(19)可在轨道内自由移动； (2)通过升降机(5)和升降手轮(6)粗调摆锤位置，将摆锤(11)与试样(19)冲击面在垂直方向对齐，调整主轴(9)与摆杆(10)的连接位置，将摆锤(11)与试样(19)冲击面在水平方向对齐； (3)用伺服电机(4)带动摆锤(11)至测试设定角度后释放，具体角度由光电编码器(8)测量，并由软件计算出相应的冲击速度和能量； (4)摆锤(11)撞击试样后，伺服电机(4)带动摆锤返回至初始位置并通过放摆装置(7)固定，以防试样(19)受到二次撞击，试样受到撞击后沿支撑平台轨道运动，尾部缓冲板(18)达到缓冲效果；同时，摆锤(11)撞击试样(19)时在试样(19)内部产生二维平面波并沿着试样内部向试样末端传递； (5)试验所需数据通过电阻应变片测量，电阻应变片贴于试样表面，用于监测试样表面的应变信号，应变信号通过屏蔽导线经由惠斯通电桥传输至信号放大器，应变信号经由信号放大器放大后通过屏蔽导线输出至数据记录仪进行记录和存储，最终通过数据线将应变信号数据由数据记录仪输出至计算机上进行分析处理。
所属类别：	发明专利