緩沖材料沖擊及跌落試驗(yàn)機(jī)

緩沖材料沖擊試驗(yàn)機(jī)及測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

我們開(kāi)發(fā)了緩沖材料沖擊試驗(yàn)機(jī)。并用VisualC++作為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了材料緩沖特性的測(cè)試系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)多年來(lái)不斷的完善，已經(jīng)成為功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定的測(cè)試系統(tǒng)。2003年該測(cè)試系統(tǒng)獲得陜西省教學(xué)成果二等獎(jiǎng)。先后有浙江理工大學(xué)、北京印刷學(xué)院、株洲工學(xué)院、西安理工大學(xué)等院校，廈門合興包裝公司等企業(yè)購(gòu)買了我們的緩沖材料沖擊試驗(yàn)機(jī)及測(cè)試系統(tǒng)系統(tǒng)。

國(guó)內(nèi)也有美國(guó)、日本的緩沖材料沖擊試驗(yàn)機(jī)及測(cè)試系統(tǒng)出售，不但價(jià)格是我們的4倍，而且配置的是通用的沖擊數(shù)據(jù)處理軟件，還不能直接給出材料緩沖性能的各種數(shù)據(jù)和曲線。

1系統(tǒng)功能

    依據(jù)ASTM D4168-95(2002) Standard Test Methods for Transmitted Shock Characteristics of Foam-in-Place Cushioning Materials 和GB8167-87《包裝用緩沖材料動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)方法》測(cè)試緩沖材料的緩沖性能

2系統(tǒng)構(gòu)成：

（1）緩沖材料沖擊試驗(yàn)機(jī)臺(tái)體           1臺(tái)

         滑臺(tái)*大落下高度                1200mm

         *大跌落重量                      50kgf                      

         輕臺(tái)自重                          2kgf

         重臺(tái)自重                          7kgf

         *小重量增量                      1kgf                  

  （2）數(shù)據(jù)采集接口板                      1臺(tái)；         

  （3）壓電型加速度計(jì)                      1只

  （4）試驗(yàn)機(jī)控制器                        1臺(tái)

  （5）電荷放大器                          1臺(tái)

  （6）速度檢測(cè)器（另選裝置)              1套                   

  （7）緩沖材料動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與處理軟件（Windows界面，VC編程）  

專業(yè)版   ITHC-Pro2.0                1套

演示版   ITHC-Demo2.0               1套

3系統(tǒng)特點(diǎn)：

  （1）利用自主開(kāi)發(fā)的速度檢測(cè)器，**測(cè)定沖擊開(kāi)始時(shí)的瞬時(shí)速度和等效跌落高度 

由于滑臺(tái)在落下過(guò)程中不可避免的阻力，會(huì)使跌落高度與等效跌落高度之間存在較大誤差，例如我們想要測(cè)試緩沖材料在跌落高度為80cm時(shí)的緩沖性能，但當(dāng)我們使滑臺(tái)真正從80cm落下時(shí)，其接觸試樣時(shí)的瞬時(shí)速度有可能只相當(dāng)于從60多cm落下時(shí)的速度。在這樣的情況下，測(cè)試條件變化了，測(cè)試結(jié)果也就失去了意義。所以必須進(jìn)行速度測(cè)試。我們的緩沖材料沖擊試驗(yàn)機(jī)與速度測(cè)試系統(tǒng)配套在一起，能保證等效跌落高度的重復(fù)性在1cm之內(nèi)。

（2）任意情況下都能可靠采集沖擊加速度—時(shí)間信號(hào)

（3）提供各種FIR數(shù)字濾波器對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行濾波，保證了信號(hào)不會(huì)失真，這對(duì)于研究緩沖材料力學(xué)性能，開(kāi)發(fā)新型緩沖材料特別重要

（4）以線性或?qū)?shù)方式顯示*大加速度-靜應(yīng)力，緩沖系數(shù)-*大應(yīng)力和動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變等曲線

（5）提供多種曲線擬合方案：五點(diǎn)三次擬合、分段擬合和手工擬合。試驗(yàn)的目的是要得到函數(shù)曲線。但要從試驗(yàn)所得到的一些離散點(diǎn)擬合出曲線，是一件不容易的工作。通常人們使用的五點(diǎn)三次擬合法有很大的缺點(diǎn)，曲線容易拐彎，很難得到理想的效果。本系統(tǒng)提供了分段擬合，較大改善了擬合功能。此外還特別開(kāi)發(fā)了一種手工擬合方法，使用非常方便。只要用鼠標(biāo)指向原始點(diǎn)然后拖動(dòng)鼠標(biāo)，曲線就隨之光滑移動(dòng)，從而可以得到理想的擬合曲線。

（6）全自動(dòng)命名文件，無(wú)需人為干預(yù)

（7）一圖多線工具，使您能把多條曲線以線性坐標(biāo)或?qū)?shù)坐標(biāo)置于一幅圖上，對(duì)于研究、比較各種材料不同情況時(shí)的力學(xué)性能、緩沖性能提供了方便

（8）試驗(yàn)即使因故中斷，數(shù)據(jù)也會(huì)自動(dòng)保存，后續(xù)試驗(yàn)無(wú)需從頭開(kāi)始

   （9）按下試驗(yàn)報(bào)告按鈕，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)入Word版本的試驗(yàn)報(bào)告。

4系統(tǒng)應(yīng)用： 

  （1）利用測(cè)試得到的*大加速度靜應(yīng)力曲線或緩沖系數(shù)*大應(yīng)力曲線進(jìn)行緩沖包裝設(shè)計(jì)

  （2）開(kāi)發(fā)新型緩沖材料時(shí)，利用測(cè)試得到的沖擊加速度-時(shí)間曲線，動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線,*大加速度靜應(yīng)力曲線或緩沖系數(shù)*大應(yīng)力曲線研究材料的力學(xué)性能，緩沖性能以及它們的關(guān)系。

（3）緩沖材料生產(chǎn)廠為客戶提供各種牌號(hào)、各種密度的緩沖材料在各種試驗(yàn)條件下的*大加速度曲線和緩沖系數(shù)曲線

（4）原有運(yùn)輸包裝件緩沖性能分析與改進(jìn)，設(shè)計(jì)和改進(jìn)緩沖包裝

（5）為學(xué)生開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)有：模數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)采集，緩沖材料動(dòng)態(tài)壓縮性能，模擬濾波與數(shù)字濾波，離散數(shù)據(jù)的曲線擬合。

附：軟件的主要界面圖：

圖1  啟動(dòng)程序后，彈出輸入數(shù)據(jù)對(duì)話框，可從數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)出已有數(shù)據(jù)或添加、改動(dòng)其中的數(shù)據(jù)。同時(shí)若因停電等原因試驗(yàn)中斷，程序會(huì)自動(dòng)保存試驗(yàn)時(shí)的數(shù)據(jù)。只需選擇“未完”單選框，接著前次試驗(yàn)。

圖2 軟件的主操作界面，圖中上面是采集到的原始信號(hào)，下面是經(jīng)數(shù)字濾波后的信號(hào)移動(dòng)鼠標(biāo)，可以查看任一時(shí)刻信號(hào)的值

圖3FIR數(shù)字濾波器，用戶只需默認(rèn)或輸入截止頻率就可以設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器。用以進(jìn)行數(shù)字濾波

圖4 手工擬合。只要用鼠標(biāo)指向原始點(diǎn)然后拖動(dòng)鼠標(biāo)，曲線就隨之光滑移動(dòng)，從而可以得到理想的擬合曲線。

緩沖材料動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)報(bào)告    試驗(yàn)編號(hào)：050520

圖5  按下“試驗(yàn)報(bào)告”按鈕，自動(dòng)得到寫入試驗(yàn)數(shù)據(jù)的Word版的試驗(yàn)報(bào)告，用戶只要插入圖形文件即可