技术领域
[0001] 本发明涉工程试验设备技术领域，具体涉及一种落锤式冲击试验机。
相关背景技术
[0002] 混凝土结构在服役期间不可避免地会遭受到冲击荷载，如强风、车辆、高空落物、爆炸及地震等作用。已有大量文献证明混凝土材料具有明显的应变率效应，其动态破坏的形式和机理与静态条件下具有很大不同。然而，混凝土的脆性特质使其在极端荷载条件下的应用受到限制，高应变率的动态冲击荷载会对混凝土结构造成严重损伤。因此，近年来混凝土材料的抗冲击性能越来越受到重视。
[0003] 实际中，与高速冲击相比，低速冲击才是工程建筑领域内最常见的冲击类型。用于混凝土材料低速冲击试验有摆锤冲击试验和落锤冲击试验。摆锤冲击试验一般能得到试验失效时的冲击次数与吸收的能量。落锤冲击试验除了能得到材料失效时的冲击次数外，还可以得到冲击力、试样的位移以及冲击吸收能量等丰富的数据类型。故在低速冲击试验领域，落锤冲击测试手段更加常见。
[0004] 但落锤冲击试验技术中所用落锤冲击试验机仍有以下几方面的不足：一、相关技术中的落锤冲击试验机主要实现方式是将一定重量的落锤以人工或电机提升至规定高度，通过自由落体的方式冲击试件。因此一般落锤冲击试验机的冲击速度较小，为了达到较高的冲击速度，如公开号为CN110514537A为的专利文献落锤冲击试验装置加高释放高度，但由此造成设备造价较高，对试验场地要求也较高。
[0005] 二、相关技术中的落锤撞击试样后会弹起，对试样造成二次冲击，影响试样的实际损伤情况。
[0006] 三、现有落锤大都仅依靠电机加柔性连接来提升落锤至规定高度，运行过程中会有微小震动，导致落锤释放后提锤横梁上下摆动，进而影响施放过程中的稳定性。
[0007] 因此，亟需提出一种可调节初速度、可防止二次冲击损伤并且满足智能化操控需要，操作简便的落锤冲击试验机。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“上”、“下”、“横向”“竖向”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0021] 实施例一如图1～图4所示，落锤式冲击试验机，包括主机框架、落锤加载组件和驱动组件；
所述主机框架包括台座1、顶板2以及连接所述台座1和顶板2的支撑柱3，所述台座1的内底部设置有用以放置试样的支座4；所述顶板2下方固定设置有导杆5和中心柱6，所述落锤加载组件滑动设置在导杆5上。
[0022] 请再次参阅图1，所述落锤加载组件包括落锤本体7、电永磁组件和套装在导杆5上的耦合滑板，所述电永磁组件包括相互配合的电永磁组件一8和电永磁组件二9，所述耦合滑板包括耦合滑板一10和位于耦合滑板一10上方的耦合滑板二11，所述电永磁组件一8设置在耦合滑板一10上，所述电永磁组件二9设置在耦合滑板二11上，所述落锤本体7通过负重块12与电永磁组件一8相连；所述驱动组件包括设置在顶板2上的曳引机13和钢丝绳14，所述钢丝绳14连接至耦合滑板一10。
[0023] 本实施例中，所述落锤本体7固定在负重块12下端，落锤本体7包括锤头701、缓冲固结端702和载荷传感器703，所述载荷传感器703与负重块12相连接，通过设置载荷传感器703可快速、可靠地捕捉试验过程中的冲击力。
[0024] 请再次参阅图2，所述顶板2上设置有供钢丝绳14绕设的定滑轮15，所述钢丝绳14的一端通过动滑轮一16与耦合滑板一10相连，钢丝绳14的另一端通过动滑轮二17连接有对重18，落锤本体7与对重18的相互作用使得钢丝绳14紧紧嵌入相应滑轮的凹槽中，提锤过程不易发生抖动。
[0025] 另外，所述顶板2上开设有供钢丝绳14穿设的过孔；本试验机还包括电磁驱动机箱19和多功能电子系统，所述电永磁组件和电磁驱动机箱19均连接至多功能电子系统，所述多功能电子系统包括激光位移传感器20、光电传感器21、红外发射器22、电子控制与采集系统23以及高帧率摄像机24，多功能电子系统使落锤冲击试验过程中的数据更加丰富完整。
[0026] 实际应用时，电永磁组件一8和电永磁组件二9均连接到电磁驱动机箱19和电子控制与采集系统23中；输入相应指令至电子控制与采集系统23后，电子控制与采集系统23发送相应的信号至电磁驱动机箱19，电磁驱动机箱19会改变输入电永磁组件一8和电永磁组件二9中电流的方向和大小，以此使耦合滑板一10和耦合滑板二11上对应的电永磁组件一8和电永磁组件二9中磁性材料获得方向相同或相反的强大磁力，通过磁性材料同性相斥和异性相吸的原理来达到对落锤本体7的吸附和赋予落锤本体7初速度的目的。
[0027] 根据试验要求，一方面，电子控制与采集系统23发出提拉指令时，曳引机13会驱动钢丝绳14移动，耦合滑板二11与对重18做相对运动，进而耦合滑板二11在导杆5上向下移动至与耦合滑板一10结合，此时耦合滑板一10上的电永磁组件一8与耦合滑板二11上的电永磁组件二9产生互相吸附的强大磁力，进而对落锤本体7进行提拉；另一方面，电子控制与采集系统23发出下落指令时，曳引机13会驱动钢丝绳14反向移动，相应地合耦合滑板二11则在导杆5上向上移动，此时耦合滑板一10上的电永磁组件一8与耦合滑板二11上的电永磁组件二9产生互相排斥的强大磁力，进而对落锤本体7进行释放。
[0028] 上述对落锤本体7提拉和释放的过程中，当落锤本体7冲击到试样时，红外发射器22发出的光线会被短暂的遮挡，光电传感器21捕捉不到红外发射器22的光线后，光电传感器21将信号发送至电子控制与采集系统23，进而电子控制与采集系统23会发送信号给曳引机13和电磁驱动机箱19，对落锤本体7进行捕捉并提拉，有效降低了二次冲击损伤的可能性；并且，激光位移传感器20会对试样指定位置的位移变化进行监测，进而输入到电子控制与采集系统23中，与此同时高帧率摄像机24会对试样破坏的全过程进行记录并上传到电子控制与采集系统23，使落锤冲击试验过程中记录的数据更加丰富完整。
[0029] 以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。
