申请/专利权人：湖南科技大学

申请日：2021-06-29

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN113654923B

主分类号：G01N3/30

分类号：G01N3/30;G01N3/02;G01D21/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2021.12.03#实质审查的生效;2021.11.16#公开

摘要：本发明公开了一种变温变角度的冲击试验控制方法，实现控制方法的冲击试验装置包括加热及保温装置、自动对开门装置、试件装夹及角度调节装置和传感检测及控制装置。冲击台气压控制通过位置式PID算法将气压设定值u0与压力传感器实时测量信号比较得到偏差e，进行运算得到PWM信号占空比调节量u，转换为控制量调节高压气源压力调节阀，使得气压稳定于预设值。通过步距角与各级齿轮及蜗杆之间的传动比换算可精确控制试件安装角度。调节步距角调节自动门的开合状态及可旋转夹具的旋转角度。采用集成式单片机控制系统，把多功能集成于一台上位机上，使得试验更加智能化。本发明能够有效控制加热温度、调节冲击角度，满足高温下材料的冲击试验研究所需。

主权项：1.一种变温变角度的冲击试验控制方法，实现该控制方法的冲击试验装置包括加热及保温装置、自动对开门装置、试件装夹及角度调节装置和传感检测及控制装置；加热及保温装置的侧部安装有自动对开门装置；试件装夹及角度调节装置安装在加热及保温装置内部，用以调整试件的装夹位置及角度位置；传感检测及控制装置安装在加热及保温装置的试件处，用以记录试件冲击试验的相关参数；所述加热及保温装置包括抗冲击外壳、保温石棉、电阻丝炉膛、电阻丝以及底座；加热及保温装置的抗冲击外壳（4）的内部中间设有环形的电阻丝炉膛（6），电阻丝炉膛（6）与抗冲击外壳（4）之间设有一层保温石棉（5），电阻丝炉膛（6）的内部设有电阻丝（8），抗冲击外壳（4）安装在底座（13）上；自动对开门装置的齿条对开门（1）通过第一输出齿轮（2）和滚动齿轮（12）安装在抗冲击外壳（4）的外侧；第一输出齿轮（2）由第一步进电机（3）驱动；第一输出齿轮（2）和滚动齿轮（12）上下对应布置；自动对开门装置位于抗冲击外壳（4）前部；试件装夹及角度调节装置（14）位于电阻丝炉膛（6）内部，且固定在抗冲击外壳（4）内的后壁面处；抗冲击外壳（4）的侧部设有冲击装置，冲击装置的高压气源（50）通过输气管（52）输入高压气体进入冲击气泵（53），高压气体使冲击管（55）内的弹体飞出；冲击台（57）与加热及保温装置水平放置，冲击管（55）正对试件（39）的中心；输气管（52）前端设有压力传感器（51）；高速摄影机（54）位于冲击台正上方；试件装夹及角度调节装置中，第二步进电机（33）的电机轴（34）与第三输出齿轮（35）通过平键连接，第三输出齿轮（35）与第二输出齿轮（31）相啮合，第二输出齿轮（31）固定于蜗杆（30）上，蜗杆（30）与斜齿轮（38）相啮合，斜齿轮（38）固接于可旋转夹具（37）上；可旋转夹具（37）后设有弹体回收箱（36）；其特征在于：第一阶段为加热试件阶段：将冲击试验装置放置在冲击装置前，确立冲击位置；通过上位机输出指令，第一步进电机启动，齿条对开门打开，通过螺栓将试件固定于可旋转夹具上，在试件表面贴附应变片及热电偶，上位机控制齿条对开门关闭，在控制系统操作界面上设定加热温度，加热装置启动，通过热电偶观测试件表面温度，当试件表面温度接近所需温度，炉膛内温度进行PID调节，电阻丝功率自动升降，直至试件表面温度趋于稳定加热结束，进入第二阶段；同时高压气源通过输气管给冲击气泵压入高压气体，做好冲击准备，此时进行气压PID调节，上位机设定所需气压值，通过输气管前端的压力传感器反馈信号，检测高压气源的压力并进行修正，使输出压力趋于稳定；第二阶段为冲击试验阶段：在冲击试验前可调整试件冲击角度，利用上位机控制第二步进电机联动可旋转夹具，达到所需角度后停止，进行弹道冲击试验，弹体从冲击管射出冲击试件，夹具后弹体回收箱可回收破碎的试件材料及弹体，贴附于试件表面的应变片采集应力应变信号反馈至应力应变仪，经应力应变仪分析与处理，上传试验数据至单片机控制系统，高速摄影机采集图像信号传输至单片机控制系统。

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百度查询： 湖南科技大学 一种变温变角度的冲击试验控制方法

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