一种模拟冲击试验装置

1.本发明涉及冲击试验技术领域，尤其涉及一种模拟冲击试验装置。


背景技术：

2.地雷和简易爆炸装置已成为机动车辆的主要威胁。随着当今简易爆炸装置的越来越多，垂直载荷作用下的人体损伤已经成为目前军事冲突中一大致伤现象。地雷或者简易爆炸装置一般是隐藏在地下，所以，若是地雷或者简易爆炸装置爆炸，其冲击力主要从车辆底部传来，此时对于人员腿部或者颈部的伤害极大，如不加以防护，将造成不可估量的后果。现有的模拟冲击试验装置，从模拟冲击试验装置的顶部施加载荷，载荷沿垂向方向向下作用在模拟件上，从而模拟测试了车辆内人体受到的垂向冲击后的损坏，但是载荷沿竖直方向向下作用在模拟件上，试验的结果不准确，而且从顶部施加载荷，容易造成模拟件的二次损坏，进一步影响试验的准确性


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种模拟冲击试验装置，模拟车辆内人体受到垂向冲击后到的损伤。
4.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
5.一种模拟冲击试验装置，模拟件用于模拟人体部位，所述模拟冲击试验装置包括：
6.测试台架，包括冲击底座；
7.冲击机构，设置在所述冲击底座上，所述冲击机构包括冲击件；
8.杠杆机构，包括杠杆臂和冲击传递板，所述杠杆臂转动连接于所述冲击底座，所述冲击件位于所述杠杆臂的一端，所述冲击传递板位于所述杠杆臂的另一端，所述模拟件位于所述冲击传递板上，所述冲击件能够沿垂直于所述冲击底座的方向向下移动抵接于所述杠杆臂的一端，以使所述冲击传递板和所述模拟件受到沿垂直于所述冲击底座的方向向上的作用力。
9.作为优选，所述冲击机构还包括设置于所述冲击底座上的第一滑轨，所述冲击件能够沿所述第一滑轨滑动并抵接于所述杠杆臂的一端。
10.作为优选，所述冲击件包括：
11.滑动件，所述滑动件与所述第一滑轨滑动配合，所述滑动件包括第一滑块和位于所述第一滑块的上方的所述第二滑块，所述第一滑块能够抵接于所述杠杆臂的一端；
12.载重件，所述载重件连接于所述第二滑块，所述载重件的重量可调节。
13.作为优选，所述杠杆机构还包括连接组件，所述连接组件包括连接座和连接件，所述连接座连接于所述冲击底座，所述连接座通过所述连接件转动连接于所述杠杆臂。
14.作为优选，所述杠杆臂和所述连接座的连接位置可调，所述连接座和所述冲击底座的连接位置可调。
15.作为优选，所述杠杆机构还包括第一限位件，所述第一限位件设置于所述冲击底
座上，所述杠杆臂的一端能够抵接于所述第一限位件，所述第一限位件用于保护所述冲击底座。
16.作为优选，所述测试台架还包括起吊组件，所述起吊组件连接于所述冲击底座且设置于所述冲击底座的上方，所述起吊组件用于吊起所述冲击件。
17.作为优选，所述起吊组件包括：
18.第一起吊电机，所述第一起吊电机位于所述冲击底座的上方；
19.第一吊绳，所述第一吊绳的一端连接于所述第一起吊电机的输出端，另一端连接于所述冲击件。
20.作为优选，模拟冲击试验装置还包括冲击受载机构，所述冲击受载机构包括：
21.第二滑轨，设置于所述冲击底座上；
22.连接滑块，所述连接滑块与所述第二滑轨滑动配合；
23.连接臂，所述连接臂连接于所述连接滑块，所述模拟件连接于所述连接臂；
24.第二吊绳，所述第二吊绳连接于所述连接滑块，所述第二吊绳用于吊起所述连接滑块。
25.作为优选，所述冲击受载机构还包括阻尼调节器，所述连接臂通过所述阻尼调节器转动连接于所述模拟件。
26.本发明的有益效果：
27.本发明提供的模拟冲击试验装置，利用模拟件模拟人体部位，杠杆臂的中部转动连接于冲击底座，冲击件沿垂直于冲击底座的方向向下移动抵接于杠杆臂的一端，该端受力向下运动，杠杆臂的另一端向上运动，并抵接于冲击传递板，以使冲击传递板和模拟件受到沿垂直于冲击底座的方向向上的作用力，从而模拟了车辆内人体受到的垂向冲击后的损坏。本发明提供的模拟冲击试验装置，利用杠杆原理，多次试验模拟垂向冲击，观察模拟件的损坏，确定冲击力的大小对人体的损伤。
附图说明
28.图1是本发明实施例提供的模拟冲击试验装置上设置有第一模拟住组件的结构示意图；
29.图2是本发明实施例提供的模拟冲击试验装置上设置有第二模拟住组件的结构示意图。
30.图中：
31.100、第一模拟件；101、小腿件；102、脚踝件；
32.200、第二模拟件；201、车顶件；202、头盔件；203、颈部件；
33.1、测试台架；11、冲击底座；12、起吊组件；121、第一吊绳；122、箱体；13、机架立柱；14、机架机脚；
34.2、冲击机构；21、冲击件；211、第一滑块；212、第二滑块；213、载重件；22、第一滑轨；
35.3、杠杆机构；31、杠杆臂；32、冲击传递板；33、连接组件；331、连接座；332、连接件；34、第一限位件；35、第二限位件；351、安装座；352、支撑柱；353、限位柱；
36.4、冲击受载机构；41、第二滑轨；42、连接滑块；43、连接臂；44、第二吊绳；45、阻尼
调节器；46、第三吊绳。
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
38.在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
40.在本发明实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
41.本实施例提供了一种模拟冲击试验装置，如图1和图2所示，模拟件用于模拟人体部位，模拟冲击试验装置包括测试台架1、冲击机构2以及杠杆机构3，测试台架1包括冲击底座11；冲击机构2设置在冲击底座11上，冲击机构2包括冲击件21；杠杆机构3包括杠杆臂31和冲击传递板32，杠杆臂31转动连接于冲击底座11，冲击件21位于杠杆臂31的一端，冲击传递板32位于杠杆臂31的另一端，模拟件位于冲击传递板32上，冲击件21能够沿垂直于冲击底座11的方向向下移动抵接于杠杆臂31的一端，以使冲击传递板32和模拟件受到沿垂直于冲击底座11的方向向上的作用力。
42.本实施例提供的模拟冲击试验装置，利用模拟件模拟人体部位，杠杆臂31的中部转动连接于冲击底座11，冲击件21沿垂直于冲击底座11的方向向下移动抵接于杠杆臂31的一端，该端受力向下运动(如图1所示的下方)，杠杆臂31的另一端向上运动(如图1所示的上方)，并抵接于冲击传递板32，以使冲击传递板32和模拟件受到沿垂直于冲击底座11的方向向上的作用力，从而模拟了车辆内人体受到的垂向冲击后的损坏。本实施例提供的模拟冲击试验装置，利用杠杆原理，多次试验模拟垂向冲击，观察模拟件的损坏，确定冲击力的大小对人体的损伤。
43.进一步地，如图1和图2所示，冲击机构2还包括设置于冲击底座11上的第一滑轨22，冲击件21能够沿第一滑轨22滑动并抵接于杠杆臂31的一端，设置第一滑轨22，提供给冲击件21提供导向，使之能够沿第一滑轨22的轨道方向移动，保证冲击件21能够抵接于杠杆臂31的一端。
44.具体地，如图1和图2所示，冲击件21包括滑动件和载重件213，滑动件与第一滑轨22滑动配合，滑动件包括第一滑块211和位于第一滑块211的上方(如图1所示的上方)的第二滑块212，第一滑块211为t形结构，第一滑块211具有尖端，尖端能够抵接于杠杆臂31的一端；第二滑块212为t形结构，第二滑块212的下端面能够抵接于第一滑块211的上端面，载重件213可拆卸连接于第二滑块212的侧壁，载重件213的重量可调节，从而可以根据实际试验需要，调整载重件213的重量，调节冲击力的大小，增大了试验范围。当需要增大或者减小冲击力时，在第二滑块212上安装不同重量的载重件213，从而调节冲击力。于其他实施例中，第一滑块211和第二滑块212可以设置为任意形状，只要能抵接于杠杆臂31的一端即可。
45.进一步地，如图1和图2所示，测试台架1还包括起吊组件12，起吊组件12连接于冲击底座11且设置于冲击底座11的上方，起吊组件12用于吊起冲击件21。设置起吊组件12，吊起冲击件21到一定高度，再释放冲击件21使之沿第一滑轨22滑动，抵接于杠杆臂31的一端。
46.具体地，如图1和图2所示，起吊组件12包括第一起吊电机、第一吊绳121以及箱体122，箱体122设置在冲击底座11的上方，且通过机架立柱13连接于冲击底座11，第一起吊电机位于冲击底座11的上方且设置在箱体122内部；第一吊绳121的一端连接于第一起吊电机的输出端，另一端穿过箱体122连接于冲击件21的第一滑块211，当需要做试验时，第一起吊电机启动，第一吊绳121收缩吊起冲击件21，当冲击件21吊到合适高度时，第一起吊电机停止工作，冲击件21沿第一滑轨22滑动。设置第一吊绳121，调节了冲击件21的初始下降高度，以达到不同的试验冲量要求。
47.具体地，在箱体122内还设置有控制器和电连接控制器的电磁继电器，第一起吊电机电连接控制器，控制器用于控制第一起吊电机的启停。试验时，从既定高度使用电磁继电器释放冲击件21。
48.具体地，如图1和图2所示，测试台架1还包括设置于冲击底座11的下端面的机架机脚14，机架机脚14支撑冲击底座11。于其他实施例中，可以将机架机脚14替换为滑轮，方便移动模拟冲击试验装置，例如在做试验时，方便保持试验终止状态，移动至医学扫描工位进行扫描分析。
49.进一步地，如图1和图2所示，杠杆机构3还包括连接组件33，连接组件33包括连接座331和连接件332，连接座331连接于冲击底座11，连接座331通过连接件332转动连接于杠杆臂31。具体地，杠杆臂31部分设置在连接座331的内部，连接件332为销轴，在连接座331上开设有第一安装孔，在杠杆臂31上开设有第二安装孔，销轴穿过连接座331和杠杆臂31，实现连接座331和杠杆臂31的转动连接。在连接座331上设置有第三安装孔，在冲击底座11上设置有第四安装孔，螺钉依次穿过第三安装孔和第四安装孔，实现连接座331和冲击底座11的可拆卸连接。
50.具体地，如图1和图2所示，杠杆臂31和连接座331的连接位置可调，连接座331和冲击底座11的连接位置可调。在杠杆臂31上开设有多个第二安装孔，连接件332能够选择性的穿过其中一个第二安装孔，从而转动连接连接座331和杠杆臂31，开设多个第二安装孔，根据试验需要，调节杠杆臂31和连接座331的连接位置。在冲击底座11上开设有多个第四安装孔，螺钉可以选择性地穿过其中一个第四安装孔，从而可拆卸连接连接座331和冲击底座11，设置多个第四安装孔，根据试验需要，调节连接座331和冲击底座11的连接位置。
51.具体地，如图1和图2所示，杠杆机构3还包括第一限位件34，第一限位件34设置于
冲击底座11上，杠杆臂31的一端的下端面能够抵接于第一限位件34，第一限位件34用于保护冲击底座11不被破坏。于本实施例中，第一限位件34包括大圆台和设置大圆台上方(如图1所示的上方)的小圆台，杠杆臂31的一端的下端面能够抵接于小圆台，防止了杠杆臂31的一端的下端面抵接于冲击底座11，造成冲击底座11的损坏。
52.具体地，如图1和图2所示，杠杆机构3还包括第二限位件35，第二限位件35包括设置在冲击底座11上的安装座351，设置在安装座351上的支撑柱352，以及设置在安装座351上的限位柱353，冲击传递板32位于支撑柱352的上方，支撑柱352用于支撑冲击传递板32，杠杆臂31的另一端设置在冲击传递板32的下方(如图1所示的下方)，从而能够提供给冲击传递板32垂直于冲击底座11的方向向上的作用力。支撑柱352设置有两个，在两个支撑柱352之间设置有限位柱353，限位柱353上开设有容纳槽，能够部分容纳杠杆臂31的另一端。
53.进一步地，如图1和图2所示，模拟冲击试验装置还包括冲击受载机构4，冲击受载机构4包括第二滑轨41、连接滑块42、连接臂43以及第二吊绳44，第二滑轨41设置于冲击底座11上，第二滑轨41的另一端连接于起吊组件12的箱体122；连接滑块42与第二滑轨41滑动配合；连接臂43连接于连接滑块42，模拟件连接于连接臂43；第二吊绳44连接于连接滑块42，第二吊绳44用于吊起连接滑块42。具体地，于本实施例中，冲击受载机构4还包括设置在箱体122内的第二起吊电机，第二吊绳44的一端连接于第二起吊电机的输出端，另一端穿过箱体122连接于连接滑块42，将模拟件连接于连接臂43，第二吊绳44能够吊起连接滑块42，从而调节模拟件沿垂直于冲击底座11的方向的高度。于其他实施例中，在箱体122内可以只设置一个起吊电机，收紧或者放松第一吊绳121和第二吊绳44.
54.于本实施例中，如图1所示，模拟件包括第一模拟件100，第一模拟件100包括小腿件101和连接于小腿件101的脚踝件102，第一模拟件100用于模拟人体的小腿和脚踝。
55.具体地，如图1所示，冲击受载机构4还包括阻尼调节器45，连接臂43通过阻尼调节器45转动连接于第一模拟件100的小腿件101。阻尼调节器45内有可变弹性系数弹簧构成，可以通过调节预紧力来模拟人体在不同精神状态下的下肢肌肉紧张程度，从而丰富试验工况。于其他实施例中，在小腿件101的脚踝件102处可以安置不同的测定传感器以获得冲击过程中的加速度、应变等力学响应参数。例如，可以安装加速度传感器和/或应变传感器。需要说明的是，当需要安装应变传感器时，第一模拟件100应该由硅胶材料制成。
56.需要说明的是，对于测试所需的传感器，可以选择加速度传感器、应变传感器、光学标定板等传感测试组件，根据测试需要连接到不同的人体部位中，不受测试系统影响。对于下肢冲击测试，可以将加速度传感器、应变传感器、声发射传感器和光学标定板安装到跟骨和胫骨上。力传感器可以安装到杠杆冲击端。而对于头颈部组件的冲击测试，传感器可以安装在椎骨上，力传感器可以连接在模拟车顶的固定装置的顶部和颈部的下端。此外，可以通过高速摄像从不同角度进行速度的标定和运动过程的分析和记录。
57.更具体地，如图1所示，冲击受载机构4还包括第三吊绳46，第三吊绳46一端连接于连接臂43，另一端连接于连接滑块42，设置第三吊绳46，连接臂43用来模拟人体的大腿结构，连接臂43可以沿着第二滑轨41上下转动，可通过调整不同夹角来实现不同的下肢放置姿势(垂直、前伸、后弯)，来模拟不同的乘坐工况下人体的冲击损伤特性。
58.如图1所示，将小腿件101转动连接于连接臂43，将脚踝件102的一端转动连接于小腿件101，另一端放置在冲击传递板32上，当冲击件21沿第一滑轨22向下运动(如图1所示的
下方)，冲击传递板32和第一模拟件100受到向上的冲击力，从而对人体下肢的损伤情况及防护结构的防护性能进行测定。
59.本实施例中还提供了第二模拟件200，如图2所示，第二模拟件200包括车顶件201、头盔件202以及颈部件203，车顶件201用于模拟车辆的车顶，其中，车顶件201转动连接于连接臂43，以模拟不同的车顶结构，头盔件202和颈部件203用于模拟车辆内的人体的带有头盔的头部和颈部，需要说明的是，于本实施例中，第一模拟件100和第二模拟件200只是给出了小腿和脚踝、车顶、头盔和颈部的状态示意图，在实际试验中，可以选用具有多个自由度的硅胶部件来模拟人体部位。需要说明的是，普通家用车辆的车顶为弧形——即接近于平面，而对于军用等特种车辆，其车顶结构存在，水平平面、倾斜平面、弧形面等不同形式的车顶结构，根据实际试验需要，选用合适的车顶件201。
60.如图2所示，将车顶件201转动连接于连接臂43，将颈部件203固定设置在冲击传递板32上，头盔件202设置在颈部件203的上方(如图2所示的上方)，当冲击件21沿第一滑轨22向下运动(如图2所示的下方)，冲击传递板32和第二模拟件200受到向上的冲击力，从而对人体头部和颈部的损伤情况及防护结构的防护性能进行测定。需要说明的是，不需要使用阻尼调节器45转动连接车顶件201和连接臂43，只需利用常规的销轴或者转动轴实现车顶件201和连接臂43的转动连接即可。
61.可以理解的是，防护结构如防护头盔、抗冲击缓冲军用靴等防护装备。
62.需要说明的是，在利用第一模拟件100模拟测试下肢时，足部和冲击传递板32是自由接触(因为人员乘坐车辆时脚是自由放置在车辆地板上的)；而利用第二模拟件200模拟测试颈部损伤时，颈部要和冲击传递板32固定连接的，此处是将两者作为一个整体来模拟人体上半身的。
63.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。