試件后的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0022]圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的試件所發(fā)生的位移與擺桿旋轉(zhuǎn)的角度之間關(guān)系的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示，該裝置可以包括具有基面11的基座10。該基座10還可以具有從基面11向上延伸形成的第一軸座12和第二軸座13。第一軸座12和第二軸座12可以沿著基面11橫向間隔開。
[0024]如圖1所示，該裝置還可以包括長形的第一擺桿21和第二擺桿31。第一擺桿21和第二擺桿31在各自的上端部處分別安裝有用于夾持待測試的長形試件40的第一夾具23和第二夾具33。第一夾具23和第二夾具33分別通過垂直于紙面的第一夾具轉(zhuǎn)軸24和第二夾具轉(zhuǎn)軸34可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接至對應(yīng)的第一擺桿21和第二擺桿31。這樣就使得第一夾具23和第二夾具33能夠且僅能夠在平行于紙面的轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。第一擺桿21和第二擺桿31在其靠近基座10的下端部處分別通過垂直于紙面的第一擺桿轉(zhuǎn)軸22和第二擺桿轉(zhuǎn)軸32可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到相應(yīng)的第一軸座12和第二軸座13上。這樣就使得第一擺桿21和第二擺桿31能夠且僅能夠在平行于紙面的轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。第一夾具23、第二夾具33、第一擺桿21和第二擺桿31的轉(zhuǎn)動(dòng)平面可以相互平行，并且最好是共面。
[0025]第一擺桿21與位于其上的第一夾具23形成第一支撐構(gòu)件，第二擺桿31與位于其上的第二夾具33形成第二支撐構(gòu)件。與第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件所連接的第一軸座12和第二軸座13的位置相對應(yīng)，第一支撐構(gòu)件和第二支撐構(gòu)件也沿著基座10的基面11橫向間隔開，并且這兩者可以具有相同的形狀和尺寸。第一和第二軸座12和13也可以具有相同的形狀和尺寸，這樣使得整個(gè)裝置關(guān)于其中軸線X成軸對稱結(jié)構(gòu)。這樣，在工作過程中，第二夾具安裝座37形成有或用于接納第二夾具轉(zhuǎn)軸34。第一夾具23和第二夾具33可以在試件40的相間隔的第一夾持位置41和第二夾持位置42處夾持固定該試件40。
[0026]如圖3的側(cè)視圖所示，基座10的第一軸座12可以包括相互面對的第一前壁121和第一后壁122，并在第一前壁121和第一后壁122之間限定了第一轉(zhuǎn)動(dòng)空間。第一擺桿轉(zhuǎn)軸22在第一前壁121與第一后壁122之間延伸。第一擺桿21位于第一前壁121與第一后壁122之間，并且其一部分能夠在第一轉(zhuǎn)動(dòng)空間內(nèi)繞第一擺桿轉(zhuǎn)軸22轉(zhuǎn)動(dòng)。第一擺桿21與第一前壁121和第一后壁122可以成間隙配合，這樣，在工作過程中，當(dāng)?shù)谝粩[桿21承受大的沖擊力而傾向于偏轉(zhuǎn)出其轉(zhuǎn)動(dòng)平面時(shí)，第一前壁121或第一后壁122可以向其施加反向的作用力，以將第一擺桿21保持在其轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)。第一擺桿轉(zhuǎn)軸22可以形成在第一擺桿21上由第一軸座12可轉(zhuǎn)動(dòng)地接納，也可以形成在第一軸座12上并由第一擺桿21可轉(zhuǎn)動(dòng)地接納。第二軸座13的結(jié)構(gòu)可以與第一軸座12的結(jié)構(gòu)完全相同。
[0027]如上所述，第一前壁121和第一后壁122可以分立設(shè)置的。在本發(fā)明的其它未示出的實(shí)施例中，本領(lǐng)域技術(shù)人員不難理解，構(gòu)成第一軸座12的第一前壁121和第一后壁122也可以是呈“U”型結(jié)構(gòu)且一體成型。
[0028]在圖3中還示出了形成在第一擺桿21的上端部處的第一夾具安裝座27，用于安裝第一夾具23。如圖3所示，類似于第一軸座12，該第一夾具安裝座27也可以由兩個(gè)相對的壁形成。圖4為第一夾具23結(jié)構(gòu)示意圖，并示意性地畫出了所夾持的試件40。第一夾具轉(zhuǎn)軸24形成在第一夾具23處，并由圖3中所示的第一夾具安裝座27可轉(zhuǎn)動(dòng)地接納。在另一未示出的實(shí)施例中，第一夾具轉(zhuǎn)軸24也可以形成在第一夾具安裝座27處，并由第一夾具23可轉(zhuǎn)動(dòng)地接納。如圖1所示，在第二擺桿31的上端部也形成有第二夾具安裝座37，其可以與圖3所示的第一夾具安裝座27具有相同的結(jié)構(gòu)。
[0029]在試件的測量過程中，當(dāng)試件特別是圖1中所示的自身為彎曲的長形試件40受到撞擊頭的沖擊而在橫向伸長或收縮時(shí)，其會(huì)帶動(dòng)夾具并繼而帶動(dòng)擺桿在豎向的轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)或者說擺動(dòng)。
[0030]為了保證試件40在受到撞擊時(shí)能夠確保第一擺桿21和第二擺桿31反向擺動(dòng)，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在第一擺桿21和第二擺桿31之間還設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)約束構(gòu)件50。如圖1-2所示，該轉(zhuǎn)動(dòng)約束件50具有交叉的第一連接件51和第二連接件52。在第一擺桿21的長度方向上分別具有第一上連接位置25和第一下連接位置26，兩者位于第一擺桿轉(zhuǎn)軸22的兩側(cè)。同樣，沿長形的第二擺桿31的長度方向分別具有第二上連接位置35和第二下連接位置36，兩者位于第二擺桿轉(zhuǎn)軸32的兩側(cè)。第一連接件51可以連接在第一擺桿21的第一上連接位置25處與第二擺桿31的第二下連接位置36處。第二連接件52可以連接在第二擺桿31的第二上連接位置35處與第一擺桿21的第一下連接位置26處。第一連接件51和第二連接件52可以由柔性拉索形成，也可以由剛性拉桿形成。當(dāng)然，也可以在第一擺桿21和第二擺桿31之間僅設(shè)置一個(gè)剛性拉桿。圖2不為試件被撞擊時(shí)第一擺桿21和第二擺桿31分別反向延伸的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]下面詳細(xì)介紹測量過程:
[0032]按照圖1所示，將試件40的兩端分別固定在兩個(gè)試件夾具上。一般采用直徑為300?305_的剛性圓柱形壓頭或撞擊頭，可以根據(jù)特殊需求來選取所需的規(guī)格。靜態(tài)試驗(yàn)時(shí)，壓頭靠靜態(tài)力學(xué)試驗(yàn)機(jī)帶動(dòng)以一定的速度緩慢地對試件的中部進(jìn)行加載施力。當(dāng)達(dá)到一定壓潰距離或力值時(shí)停止，也可手動(dòng)停止。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)時(shí)，先假設(shè)撞擊能量(根據(jù)仿真或其他方法預(yù)估試件變形到一定程度時(shí)吸收的能量值，或根據(jù)其他需求自行設(shè)定)，再根據(jù)試件實(shí)際中受到的撞擊速度或其他需求設(shè)定沖擊設(shè)備的撞擊速度，根據(jù)動(dòng)能公式E = l/2mv2，求出撞擊頭的質(zhì)量m。對撞擊頭進(jìn)行配重，在動(dòng)態(tài)沖擊設(shè)備上撞擊頭被加速到設(shè)定的撞擊速度后依靠慣性自由地撞擊試件中部。
[0033]靜態(tài)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)最終都能夠得到力對位移的曲線。要獲得力對位移曲線，首先獲得力對時(shí)間的曲線和位移對時(shí)間的曲線。其中，力對時(shí)間的曲線可以通過兩種方式獲得:對于靜態(tài)試驗(yàn)可以在力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上直接讀取；對于動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，可以通過在撞擊頭上安裝力傳感器來直接獲取，也可以在撞擊頭上安裝加速度傳感器，獲得加速度處理后乘以撞擊頭的質(zhì)量來得到。位移對時(shí)間的曲線通過計(jì)算得到，如試件在某時(shí)刻的變形量為從變形初始到某時(shí)刻壓頭或撞擊頭的位移量減去兩個(gè)支撐點(diǎn)沿加載方向上的后退位移量，此后退位移量通過對兩個(gè)擺桿的角度測量，再通過幾何關(guān)系計(jì)算得出。實(shí)際使用時(shí)可在第一擺桿轉(zhuǎn)軸22和/或第二擺桿轉(zhuǎn)軸32處設(shè)角度傳感器，來實(shí)時(shí)記錄擺桿相對于基面11所在平面的夾角，從而計(jì)算出第一擺桿和/或第二擺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。試件在某時(shí)刻的受力可通過在壓頭或撞擊頭或軸座上加裝力傳感器直接獲得，也可通過布置在壓頭或撞擊頭上的加速度傳感器乘以壓頭或撞擊頭的質(zhì)量m得到。
[0034]獲得力對時(shí)間的曲線和位移對時(shí)間的曲線后，將兩者擬合為力對位移曲線。如圖5所示，假設(shè)擺桿的長度(夾具轉(zhuǎn)軸到擺桿轉(zhuǎn)軸之間的長度)為K，初始擺桿角度(試驗(yàn)前的角度)為α 1，初始擺桿投影長度(擺桿長度在壓頭或撞擊頭加載方向上的投影距離)為LI。試驗(yàn)過程中某時(shí)刻的擺桿角度為02，擺桿投影長度為1^2。則支撐點(diǎn)的后移量L =L1-L2。假設(shè)壓頭或撞擊頭從初始時(shí)刻起的移動(dòng)量為S (靜態(tài)時(shí)直接在試驗(yàn)機(jī)上讀取，動(dòng)態(tài)時(shí)還可通過撞擊頭上加速度傳感器兩次積分得出)，則試件中心處在此時(shí)刻的變形量(相對左右兩支撐點(diǎn))D = S-L = S-(L1-L2) = S-K(sin a 1-sin α 2)。將獲得的力和位移對時(shí)間曲線(即上述的D)轉(zhuǎn)化