一种测试磁敏弹性体冲击性能的试验装置

摘要

一种测试磁敏弹性体冲击性能的试验装置，它包括底座、支杆、横梁、调节板、十字调节轴、螺母、导杆、落锤、磁敏弹性体、T型电磁铁中芯、螺钉、L型电磁铁侧芯、上盖板和励磁线圈；底座置于地面并与支杆通过螺纹联接；支杆与横梁通过螺纹联接；横梁与调节板间隙配合；十字调节轴的纵向轴与横梁上条形板料的孔间隙配合，十字调节轴的横向轴与调节板圆孔间隙配合；导杆与十字调节轴通过螺纹联接；带有圆孔的落锤沿导杆运动，通过上盖板的方型通孔冲击磁敏弹性体；磁敏弹性体位于T型电磁铁中芯的顶端；T型电磁铁中芯的底端置于底座上端，T型电磁铁中芯通过螺钉与L型电磁铁侧芯相连；本发明结构简单、安装方便，在工程应用中有实用价值。

权利要求

1.一种测试磁敏弹性体冲击性能的试验装置，其特征在于：它包括底座、支杆、横梁、调节板、十字调节轴、螺母、导杆、落锤、磁敏弹性体、T型电磁铁中芯、螺钉、L型电磁铁侧芯、上盖板和励磁线圈；底座置于地面，它的两凸起端与支杆之间通过螺纹联接；支杆与横梁之间通过螺纹联接；横梁与调节板间隙配合，调节板能沿着横梁上端的方型槽移动；十字调节轴的纵向轴与横梁上条形板料的孔间隙配合，十字调节轴的横向轴与调节板圆孔间隙配合，十字调节轴的四端均有螺纹，分别通过螺母固定其与横梁和调节板的空间位置；导杆与十字调节轴通过螺纹联接；带有圆孔的落锤沿导杆运动，通过上盖板的方型通孔冲击磁敏弹性体；磁敏弹性体位于T型电磁铁中芯的顶端；T型电磁铁中芯的底端置于底座上端，T型电磁铁中芯通过螺钉与L型电磁铁侧芯相连；L型电磁铁侧芯通过螺钉与上盖板相连；励磁线圈缠绕在T型电磁铁中芯上；

所述底座是矩形平板且带有两个尺寸相同凸起端的结构件，其为铝合金件；

所述支杆是圆形截面的直杆，其为铝合金件；

所述横梁是由两个矩形板料和两根条形板料对称组合而成平板型结构件，其上端开有两个尺寸一致的方形槽，供镶崁调节板，为铝合金件；

所述调节板是薄板矩形结构件，为铝金合金件；

所述十字调节轴是十字交叉轴，包含纵轴和横轴两部分，其为铝合金铸造件；

所述螺母是标准市购件，共四件；

所述导杆是圆形截面的直杆，其为铝合金件；

所述落锤是矩形截面的质量块，其内部开有圆形通孔，材料选用电工纯铁；

所述磁敏弹性体是自制件，由铁磁颗粒和橡胶基体混合而成，其形状为长方体；

所述T型电磁铁中芯是剖面呈T型的结构件，其材料选用电工纯铁；

所述螺钉为市购件，共8件；

所述L型电磁铁侧芯是剖面呈L型的结构件，其材料选用电工纯铁；

所述上盖板是平板型结构件，其中部开有方型通孔，四周设有螺钉固定孔，其材料选用电工纯铁；所述励磁线圈是自制件，由漆包铜导线绕制。

2.根据权利要求1所述的一种测试磁敏弹性体冲击性能的试验装置，其特征在于：该支杆的数量是4件，导杆的数量是1件。

说明书

一种测试磁敏弹性体冲击性能的试验装置

（一）技术领域

[0001] 本发明涉及一种测试磁敏弹性体冲击性能的试验装置，尤其涉及一种基于电磁铁的磁场强度可变的测试装置，该装置用于测试磁敏弹性体受到冲击载荷后的力学特性。它结构简单，易于搭建。通过试验测量，可以分析影响磁敏弹性体冲击性能的主要因素，并探索该材料的冲击吸能机理。属于磁性颗粒增强复合材料力-磁耦合参数及其特性测量技术领域。（二）背景技术

[0002] 磁敏弹性体是一种由橡胶基体和磁性微米或纳米级颗粒混合后，在磁场作用下固化而成的聚合物基复合材料，属于一种新型智能材料。已公开发表的大量学术论文表明，该材料的静态力学特性和阻尼特性（如杨氏模量、剪切模量和压缩模量等）均可由外磁场调节，磁致力学性能较零磁场力学性能有明显的提高。但是，还未见对该材料冲击性能的相关研究，也没有检索到测试该材料冲击性能的力-磁耦合试验设备和仪器。然而，对磁敏弹性体冲击力学特性的研究将直接影响到该材料在精密仪器的跌落保护、汽车碰撞等方面的工程应用。本发明设计了一种基于电磁铁的磁场强度可变的测试磁敏弹性体冲击性能的试验装置，测试的数据将对磁敏弹性体的工程应用，具有重要的意义。（三）发明内容

[0003] 1、目的：

[0004] 本发明的目的是提供一种测试磁敏弹性体冲击性能的试验装置，其结构简单、安装方便。通过该装置测量的磁敏弹性体冲击力学响应，可以分析影响该智能材料冲击性能的主要因素，并研究它们的影响规律，进而指导基于磁敏弹性体的冲击吸能器的设计与工程应用。

[0005] 2、技术方案：

[0006] 见图1，本发明一种测试磁敏弹性体冲击性能的试验装置，它包括：底座、支杆、横梁、调节板、十字调节轴、螺母、导杆、落锤、磁敏弹性体、T型电磁铁中芯、螺钉、L型电磁铁侧芯、上盖板、励磁线圈。它们之间的位置连接关系是：底座置于地面，它的两凸起端与支杆之间通过螺纹联接；支杆与横梁之间通过螺纹联接；横梁与调节板间隙配合，调节板可以沿着横梁上端的方型槽移动；十字调节轴的纵向轴与横梁上条形板料的孔间隙配合，十字调节轴的横向轴与调节板圆孔间隙配合，十字调节轴的四端均有螺纹，可以分别通过螺母固定其与横梁和调节板的空间位置；导杆与十字调节轴通过螺纹联接；带有圆孔的落锤可以沿导杆运动，通过上盖板的方型通孔冲击磁敏弹性体；磁敏弹性体位于T型电磁铁中芯的顶端；T型电磁铁中芯的底端置于底座上端，T型电磁铁中芯通过螺钉与L型电磁铁侧芯相连；L型电磁铁侧芯通过螺钉与上盖板相连；励磁线圈缠绕在T型电磁铁中芯上。

[0007] 所述底座是矩形板材、其上带有两个尺寸相同凸起端的结构件，其为铝合金件。

[0008] 所述支杆是圆形截面的直杆，其为铝合金件。

[0009] 所述横梁是由两个矩形板料的和两根条形板料对称组合而成平板型结构件，其上端开有两个尺寸一致的方形槽，供镶崁调节板，为铝合金件。

[0010] 所述调节板是薄板矩形结构件，为铝金合金件。

[0011] 所述十字调节轴是十字交叉轴，包含纵轴和横轴两部分。其为铸造件，为铝合金件。

[0012] 所述螺母是标准市购件，共四件；

[0013] 所述导杆是圆形截面的直杆，其为铝合金件。

[0014] 所述落锤是矩形截面的质量块，其内部开有圆形通孔，材料选用电工纯铁或其他强度及导磁率均很高的材料。

[0015] 所述磁敏弹性体是自制件，由铁磁颗粒和橡胶基体混合而成，其形状为长方体。

[0016] 所述T型电磁铁中芯是剖面呈T型的结构件，其材料选用电工纯铁或其他强度及导磁率均很高的材料。

[0017] 所述螺钉为市购件，共8件。

[0018] 所述L型电磁铁侧芯是剖面呈L型的结构件，其材料选用电工纯铁或其他强度及导磁率均很高的材料。

[0019] 所述上盖板是平板型结构件，其中部开有方型通孔，四周设有螺钉固定孔，其材料选用电工纯铁或其他强度及导磁率均很高的材料。

[0020] 所述励磁线圈是自制件，由漆包铜导线绕制。

[0021] 其中，支杆的数量是4件；导杆的数量是1件。

[0022] 本发明工作原理及流程如下：

[0023] 首先，对励磁线圈通电。其次，将落锤按照计算需要的高度放置在导轨上的相应位置。待装置无外界载荷干扰后，释放落锤，使其沿着导杆竖直向下运动。具有一定速度的落锤将通过上盖板的方型通孔，冲击磁敏弹性体，此时，将在磁敏弹性体区域产生均匀磁场，磁路如图2（b）所示。同时，利用适当的测量仪器，对磁敏弹性体冲击力学性能进行测试。

[0024] 3.本发明一种测试磁敏弹性体冲击性能的试验装置的优点：

[0025] ①该试验装置尤其涉及一种基于电磁铁的磁场强度可调的测试装置，可以测试不同磁场强度下，磁敏弹性体的冲击力学响应。

[0026] ②该试验装置可以实现落锤以不同速度落冲击磁敏弹性体的工况，进而研究磁敏弹性体受不同速度冲击下的力学响应。

[0027] ③该试验装置结构紧凑，安装方便、经济实用。

[0028] ④通过该试验装置的试验数据，可以分析影响磁敏弹性体冲击性能的主要因素（如颗粒体积百分比、颗粒尺寸、颗粒形状等），并研究这些因素的影响规律，探索磁敏弹性体的吸能机理。（四）附图说明

[0029] 图1（a）为本发明的一种测试磁敏弹性体冲击性能的试验装置等轴示意图[0030] 图1（b）为本发明的横梁部分放大示意图

[0031] 图1（c）为本发明的底座部分放大示意图

[0032] 图2（a）为本发明的一种测试磁敏弹性体冲击性能的试验装置正视图[0033] 图2（b）为本发明的励磁线圈部分放大示意图

[0034] 图中符号说明如下：

[0035] 1 底座；2 支杆；3 横梁；4 调节板；5 十字调节轴；6 螺母；7 导杆；8 落锤；9 磁敏弹性体；10 T型电磁铁中芯；11 螺钉；12 L型电磁铁侧芯；13 上盖板；14 励磁线圈。（五）具体实施方式

[0036] 下面结合附图对本发明进行进一步详细描述：

[0037] 见图1（a）、图1（b）、图1（c）及图2（a），本发明一种测试磁敏弹性体冲击性能的试验装置，它包括：底座1；支杆2；横梁3；调节板4；十字调节轴5；螺母6；导杆7；落锤8；磁敏弹性体9；T型电磁铁中芯10；螺钉11；L型电磁铁侧芯12；上盖板13；励磁线圈14。
它们之间的位置连接关系是：

[0038] 底座1置于地面，它的两凸起端与四根支杆2之间通过螺纹联接；四根支杆2与横梁3之间通过螺纹联接；横梁3与两块调节板4间隙配合，两块调节板4可以沿着横梁3上端的方型槽移动；十字调节轴5的纵向轴与横梁3上条形板料的孔间隙配合，十字调节轴5的横向轴与调节板4圆孔间隙配合，十字调节轴5的四端均有螺纹，可以分别通过螺母6固定其与横梁3和调节板4的空间位置；导杆7与十字调节轴5通过螺纹联接；带有圆孔的落锤8可以沿导杆7运动，通过上盖板13的方型通孔冲击磁敏弹性体9；磁敏弹性体9位于T型电磁铁中芯10的顶端；T型电磁铁中芯10的底端置于底座1上端，T型电磁铁中芯10通过螺钉11与L型电磁铁侧芯12相连；L型电磁铁侧芯12通过螺钉11与上盖板13相连；励磁线圈14缠绕在T型电磁铁中芯10上。

[0039] 所述底座1是矩形平板且带有两个尺寸相同凸起端的结构件，其为铝合金件。

[0040] 所述支杆2是圆形截面的直杆，其为铝合金件，共四件。

[0041] 所述横梁3是由两个矩形板料的和两根条形板料对称组合而成平板型结构件，其上端开有两个尺寸一致的方形槽，供镶崁调节板4，为铝合金件。

[0042] 所述调节板4是薄板矩形结构件，为铝金合金件。

[0043] 所述十字调节轴5是十字交叉轴，包含纵轴和横轴两部分。其为铸造件，为铝合金件。

[0044] 所述螺母6是标准市购件，共四件；

[0045] 所述导杆7是圆形截面的直杆，其为铝合金件，为1件。

[0046] 所述落锤8是矩形截面的质量块，其内部开有圆形通孔，材料选用电工纯铁或其他强度及导磁率均很高的材料。

[0047] 所述磁敏弹性体是自制件，由铁磁颗粒和橡胶基体混合而成，其形状为长方体。

[0048] 所述T型电磁铁中芯10是剖面呈T型的结构件，其材料选用电工纯铁或其他强度及导磁率均很高的材料。

[0049] 所述螺钉11为市购件，共8件。

[0050] 所述L型电磁铁侧芯12是剖面呈L型的结构件，其材料选用电工纯铁或其他强度及导磁率均很高的材料。

[0051] 所述上盖板13是平板型结构件，其中部开有方型通孔，四周设有螺钉固定孔，其材料选用电工纯铁或其他强度及导磁率均很高的材料。

[0052] 所述励磁线圈14是自制件，由漆包铜导线绕制。

[0053] 首先，对励磁线圈14通电。其次，将落锤8按照计算需要的高度放置在导轨7上的相应位置。待装置无外界载荷干扰后，释放落锤8，使其沿着导杆7竖直向下运动。具有一定速度的落锤8将通过上盖板13的方型通孔，冲击磁敏弹性体9，此时，将在磁敏弹性体9区域产生均匀磁场，磁路如图2（b）所示。同时，利用适当的测量仪器，进行磁敏弹性体冲击力学性能的测试。