(一)、技术领域
[0001] 本
发明提供一种混凝土疲劳冲击试验装置及其试验方法，它是一种能够实现混凝土疲劳冲击的装置及其试验方法，属于
土木工程领域。(二)、背景技术
[0002] 进行混凝土强度试验时，我们需要测量混凝土的冲击次数，以判断混凝土抵抗冲击荷载的能
力。现有的冲击试验装置在人工操作上占有极高的比例，试验过程较为繁琐，同时在很大程度上浪费了试验人员有限的试验时间。目前，在国内尚未发现有能够进行混凝土疲劳冲击的装置，但从混凝土的全寿命周期来看，混凝土结构承受的冲击类型主要是疲劳冲击，这就与我们现有的实验装置的方法不甚吻合，因此我们急需一种混凝土疲劳冲击的试验装置及方法，以更好地模拟混凝土结构全寿命周期承受冲击荷载的情况。
[0003] 在现有的混凝土冲击试验下，混凝土试件破坏得太快；对于素混凝土，如果采用重3kg的落锤在300mm高的地方落下时，一般冲击3-4次就将使混凝土试件破坏，此时如果冲击次数相差一次的话，其误差就将达到25％-33％，这个误差即使在实际工程中也是极其巨大，所以我们将冲击头改成柔性材料，在保持冲击压强不变的前提下，使得每次冲击给混凝土内部造成的破坏减小，将整个混凝土的破坏过程分成很多个小阶段，当段数足够多时，可以将整个破坏过程看成是一个连续的过程，而普通混凝土的破坏过程中，其每次冲击之间对混凝土的破坏其实是一个阶梯式的破坏，所以不利于判断冲击对混凝土的破坏效应。
[0004] 本发明的目的是提出的一种混凝土疲劳冲击试验方法，即一种能够了解混凝土在冲击荷载下的破坏过程的方法。本方法将混凝土冲击锤头的材料由现有的刚性材料改成
橡胶一类的柔性材料，同时通过调整冲击锤的重量和冲击高度，使得冲击压强达到1.5MPa，在保证冲击压强不变的情况下，我们可以使得混凝土在冲击时，其破坏过程由原来的突变阶梯状，变为较为连续的状态，这样我们就可以较为清楚的了解混凝土在冲击时的破坏过程及机理。(三)、发明内容
[0005] 1、目的：
[0006] 本发明的目的是制造一种能够进行混凝土疲劳冲击的试验装置同时研究一种进行混凝土疲劳冲击的试验方法，以模拟混凝土结构实际的冲击荷载承受情况，更好的预测混凝土结构的破坏。
[0007] 2、技术方案：
[0008] 本发明提出的混凝土疲劳冲击试验装置及方法，是在现有的冲击实验装置的
基础上进行了重新设计，将冲击实验装置的落锤与挂锤装置相分离，在落锤上设置一定数量的卡槽，当挂锤装置降低到一定高度碰触到竖杆上设置的装置1时，挂锤上的卡扣将自动卡住落锤，将落锤提升到一定高度，此时，我们会在挂锤装置行进的竖杆上设置一个装置n(高度可调)，此装置会使挂锤装置抵达这一高度时自动将落锤释放，挂锤装置会有
电机带动在竖杆上实现往复循环，以此达到自动疲劳冲击得目的。
[0009] 一、本发明—种混凝土疲劳冲击试验装置：由如下几部分组成：1、控制部分；2、电机；3、传动装置，,含卡扣(331)；4、挂锤装置，,含卡槽(421)；5、挂锤装置运动竖杆；6、落锤(重量可调)；7、落锤运动结构；8、混凝土试件
支撑支座；9、
横杆；10、装置
机身主体[0010] 二、上述各组成部分之间的关系：
[0011] 控制部分(1)通过电
导线与电机(2)连接；电机(2)直接与传动装置(3)相联，挂锤装置(4)则通过位于挂锤装置(4)后部的卡槽(421)和一个在卡槽(421)中滑动的位于传动装置上的卡扣(331)与传动装置(3)相联；挂锤装置运动竖杆(5)竖直放置于该装置的前方，挂锤运动竖杆(5)穿过挂锤装置(4)，同时挂锤装置(4)可以沿挂锤装置运动竖杆(5)上下运动；落锤(6)由一个有三根小圆柱竖杆组成的圆柱状结构即落锤运动结构(7)限制其平面方向的位移，该落锤运动结构(7)通过上下两根横杆(9)与装置机身主体(10)刚性连接，挂锤装置运动竖杆(5)位于落锤运动结构(7)及装置机身主体(10)之间；混凝土试件支撑结构(8)位于装置机身主体(10)的下部，同时其中间
位置正好是落锤(6)的落点；见
附图1。
[0012] 三：该试验装置各组成部分的自身结构：
[0013] 1、控制部分：控制部分由
软件(11)和
硬件(12)两个部分组成，它们相互之间的关系是：软件(11)通过
单片机(121)嵌入到硬件部分(12)中，通过单片机(121)产生的电
信号对整个硬件部分(12)进行控制，同时，硬件部分(12)中的红外避障模
块(122)在工作时产生的
电信号，通过单片机(121)调节，反应在软件(11)中，软件(11)通过对产生的电信号与自身的停止工作信号比较，如果达到条件，则发出停止工作的电信号；
[0014] 所述“软件(11)”为自编程程序：其程序
框图简要说明如下：当装置的电源接通后，整个控制部分开始工作，此时我们通过硬件部分(12)向软件部分输入控制参数，如锤击次数，点击“开始”按钮，启动机器，此时软件部分的初始锤击次数n＝0,混凝土底部应变片
电路处于接通状态，当落锤(6)做上下往复运动经过红外避障模块(122)时，红外避障模块(122)会产生电信号，单片机接收来自红外避障模块(122)的电信号，同时由软件判断混凝土底部的应变片电路是否接通：“否”则实验结束，“是”则n＝n+1,，再由软件判断n<初始设置锤击次数：“否”则实验结束，“是”则落锤继续往复运动，实验继续。直到实验结束。；见附图3所示；
[0015] 所述“硬件部分(12)”，是由单片机(121)，红外避障模块(122)，控制
键盘(123)，继电器(124)及电源(125)组成；它们相互之间的关系是：该试验装置共有两部分电源(125)，即控制部分电源(1251)以及运行部分电源(1252)，控制部分的电源(1251)仅为单片机(121)，红外避障模块(122)，控制键盘(123)以及继电器(124)供电；红外避障模块(122)在落锤(6)每经过一次时产生一个电信号，同时将电信号回传到单片机(121)中，控制键盘(123)用来设置锤击次数，以及人工控制机器的启动、停止或暂停；继电器(124)为当软件(11)判定达到实验停止条件时，单片机(121)发出电信号，控制继电器(124)断电，从而切断运行部分的电源；红外避障模块(122)、控制键盘(123)、以及继电器(124)均分别通过电导线(杜邦线)与单片机(121)相联。
[0016] 该“单片机(121)”的结构：选用现有的型号—Atmega128；
[0017] 该“红外避障模块(122)”的结构：选用telesky的红外避障模块；
[0018] 该“控制键盘(123)”的结构：选用waveshare4*4keypad按键模块；
[0019] 该“继电器(124)”的结构：选用现有产品Risym 1路5v低电平触发继电器模块；
[0020] 该“电源(125)”的结构：电源选用现有产品：MS-50-12；
[0021] 2、电机：电机为减速电机(2)，可以满足长时间重载运行的需要，电机上加装有
齿轮组，以满足不同冲击
频率的需求；该减速电机可以选用现有产品：选用土元电机，型号为GV-22-750-25-S-B-G1-LB.即：立式减速电机，轴径22mm，功率为750W，减速比为25:1，该电机的输入转速为1420rpm；
[0022] 3、传动装置：传动装置(3)由齿轮箱(31)、两个齿轮(32)即主动齿轮(321)和从动齿轮(322)及一条传动链条(33)，传动链条上有卡扣(331)组成，其中一个主动齿轮(321)通过齿轮箱(31)与减速电机(2)相联，该齿轮为主动齿轮(321)；同时第二个齿轮即从动齿轮(322)通过链条(33)与主动齿轮(321)相联。
[0023] 齿轮箱(31)的结构：该齿轮箱为T型转向齿轮箱，减速速比为1:1，
[0024] 两个齿轮(32)即主动齿轮(321)和从动齿轮(322)的结构：两个齿轮的规格均为5分15齿的齿轮，齿宽5mm；
[0025] 该传动链条(33)的结构：传动链条为一般工业传动链条，规格为5分(10A),长为2米；传动链条的某一节连接部分加装有卡扣(331)；
[0026] 4、挂锤装置：挂锤装置(4)的运动由传动装置(3)的运动带动；挂锤装置(4)由卡舌(41)、基体(42)、三个
弹簧(43)即两个侧弹簧(431)和一个竖弹簧(432)及带顶部圆盘的顶针(44)(后简称“顶针”)组成；当挂锤装置(4)运动到挂锤装置运动竖杆(5)的底部时，顶针(44)
接触底部顶盘(51)，被顶起，卡舌(41)被分布于两侧的弹簧431拉住向远离该装置的方向运动，从而挂住落锤(6)；当挂锤装置(4)运动到
指定高度时，卡舌(41)被挂锤装置运动竖杆(5)上的凸出结构(52)顶向反方向运动，顶针(44)被其下部的弹簧(432)顶住向下运动，从而用顶针(44)上的圆盘固定卡舌(41)于松开位置。此时，完成一个挂锤循环。挂锤装置(4)的基体(42)部分面向该装置机身主体(10)一侧中部有一条横向布置的卡槽(421)，通过卡槽(421)由一个可在卡槽(421)上横向移动的卡扣(331)与传动装置(3)的传动链条(33)相联，从而带动挂锤装置(4)运动；
[0027] 该“卡舌(41)”的形状结构：其形状结构为：卡舌(41)的形状为近似楔形结构，其斜部的长度为15mm，斜部后是长为70mm，宽为60mm，厚为10mm的六面体，在卡舌(41)靠近该装置机身主体(10)的一条边上有一个沿边通长的界面尺寸为5*5mm的凸起，距离这条边25mm的部位开有一条沿卡舌(41)通宽的60*5*5mm的凹槽；凹槽内放置一个直径为4mm长度为100的
钢圆柱见
说明书附图4；
[0028] 该“基体(42)”的形状结构：其形状结构为：基体(42)为六面体结构，除面向装置机身主体10一侧不封闭外，其余五个面均用厚为10mm的钢板围成，与不封闭面相邻的俩侧面钢板尺寸为60*90(高)mm，不封闭面对侧的钢板尺寸为80*90(高)mm；基体(42)顶部的钢板尺寸为100*100mm,基体(42)底部的钢板的尺寸为60*80mm，在该基体(42)顶部钢板和底部钢板的中间开各有一个25*25mm的孔，同时在该孔靠近装置机身主体(10)大的一侧又开有一个10*10mm的小孔与大孔相连，构成一个“凸”形的孔，在距离小孔5mm的地方，靠近该装置机身主体(10)一侧开有一个直径为7mm的圆孔，用以穿过顶针(44)；在未封闭一侧，焊有一个T型钢板(T型钢板的翼缘焊在基体(42)未封闭面上)，尺寸为翼缘宽30mm，厚5mm，长100mm；
腹板高25mm，厚5mm，长100mm；该T型钢板与基体(42)顶部的钢板构成一个宽度为
15mm的卡槽(421)；基体(42)顶部的钢板的两侧边焊有两个类似
门式结构的小零件，中间孔的尺寸为10(高)*12(宽)mm；在顶部的钢板远离装置机身主体(10)的两个
角各焊有一个阶梯圆柱，
底板圆柱直径8mm,高7mm,上部圆柱高5mm，直径5mm，见说明书附图5；
[0029] 该“弹簧(43)”的形状结构：该“弹簧(43)”包括侧弹簧(431)和竖弹簧(432)，都为为
不锈钢压缩弹簧；该侧弹簧(431)平放自然长度为5cm,压簧线径1mm，弹簧内径为5mm；该竖弹簧(432)平放自然长度为10cm,压簧线径2mm，弹簧内径为10mm；
[0030] 该“顶针(44)”的形状结构：其形状结构为：顶针(44)为总长143mm的针状结构，顶部圆盘直径为15mm,厚度为3mm；圆盘下部为直径6mm，长140mm的圆柱；见说明书附图6；
[0031] 5、挂锤装置运动竖杆：该挂锤装置运动竖杆(5)为一根界面尺寸为3cm*3cm的棱柱杆，底部有一个顶盘(51)，上部有一个竖向位置可调的凸起结构(52)；
[0032] 6、落锤(重量可调)：落锤(6)为一个空心圆柱筒(锤击底面以上10cm掏空，外壁厚5mm)，锤击底面10cm以上的侧面均分布有
螺纹，方便挂锤装置(4)挂起；同时内部底面中间有一个深3cm、直径为14mm的螺孔，方便加装螺杆从而改变落锤(6)的重量；
[0033] 7、落锤运动结构：落锤运动结构(7)由三根细圆柱杆(71)杆及上下底面的圆环(72)组成，三根细圆柱杆(71)均匀分布在圆环上，落锤(6)运动时通过上下圆环(72)；见说明书附图7
[0034] 该“圆柱杆(71)”的形状结构：圆柱杆(71)为横截面尺寸为25mm*25mm的长700mm的实心钢质圆柱杆；
[0035] 该“圆环(72)”的形状结构：该“圆环(72)”的形状结构：圆环(72)的外观形状为曲边矩形，厚度为10mm，直边长为85mm，曲边为直径为85mm的半圆，在其中心部位开一个直径为55mm的圆孔；
[0036] 8、混凝土试件支撑支座：混凝土试件支撑支座(8)由底板(81)、两个顶板(82)以及四个侧板(83)组成，顶板(82)及侧板(83)上部均开有
螺纹孔。侧板(83)及顶板(82)通过
焊接与底板(81)刚性连接。
[0037] 该“底板(81)”的形状结构：该“底板(81)”的形状结构为：底板(81)主体部分为一个450*150*15mm的矩形钢板，在延长度方向，距短边50mm处有一弧形槽(在距短边50mm、距其表面10mm高度处，以半径为15mm的圆铣出该圆弧)；同时在沿长度方向，在其短边正中心，各挑出一个长80mm,截面尺寸为10*15mm的短梁；见说明书附图8；
[0038] 该“顶板(82)”的形状结构：该“顶板(82)”的形状结构为：由一个矩形主体加两个等腰直角三角形支撑板组成，矩形主体在其中心距顶部30mm处有一个M10的螺孔，在其底部中心处，开了一个10(宽)*15(高)mm的槽；两个等腰直角三角形支撑板的直角边长70mm，以电焊的方式将一条直角边焊接在开槽的两侧。见说明书附图9；
[0039] 该“侧板(83)”的形状结构：该“侧板(83)”的形状结构为：主体是一个高180mm,宽100mm，厚10mm的矩形钢板，在距其顶部15mm中心处开有M10的螺孔；见说明书附图10；
[0040] 9、横杆：横杆(9)的结构：横杆(9)是一个尺寸为长250mm,宽85mm，厚10mm的钢质矩形短杆；
[0041] 10、装置机身主体(10)的结构：装置机身主体(10)为一个高1500mm、长500mm、宽300mm的矩形盒状物，其外部军用厚度为2mm的钢制薄板封闭；在装置机身主体(10)上部
200mm的空间内放置控制部分1；由上往下200-1100mm的部位放置电机(2)以及电源(125)；
下部200mm的位置用来连接混凝土试件支撑支座(8)(混凝土试件支撑支座(8)刚接在装置机身主体(10)的外部，与装置机身主体(10)最终形成一个L型结构；见附图2。
[0042] 上述各部分的功能
[0043] 1、控制部分：控制部分由软件(11)和硬件(12)两个部分组成，软件程序为自编程程序，硬件部分由单片机(121)，红外避障模块(122)，控制键盘(123)，继电器(124)及电源(125)组成。
[0044] 2、电机：电机为减速电机，可以满足长时间重载运行的需要，电机上加装有齿轮组，以满足不同冲击频率的需求。
[0045] 3、传动装置：传动装置由齿轮箱(31)、两个齿轮(32)(主齿轮(321)和从动齿轮(322))及一条传动链条(33)(传动链条上有卡扣(331)组成，其中一个齿轮(321)(主动齿轮(321))通过齿轮箱(31)与减速电机(2)相联；同时第二个齿轮(322)(即从动齿轮)通过链条(33)与主动齿轮(321)相联。
[0046] 4、挂锤装置：挂锤装置的运动由传动装置3的运动带动；挂锤装置由卡舌(41)、基体(42)、三个弹簧(43)(两个侧弹簧(431)和一个竖弹簧(432))及带顶部圆盘的顶针(44)(后简称“顶针”)组成；当挂锤装置(3)运动到挂锤装置运动竖杆(5)的底部时，顶针(44)接触底部，被顶起，卡舌(41)被分布于两侧的弹簧(431)拉住向远离该装置的方向运动，从而挂住落锤(6)；当挂锤装置(4)运动到指定高度时，卡舌(41)被挂锤装置运动竖杆(5)上的凸出结构(52)顶向反方向运动，顶针(44)被其下部的弹簧(432)顶住向下运动，从而用顶针(44)上的圆盘固定卡舌(41)于松开位置。此时，完成一个挂锤循环。挂锤装置(4)的基体(42)部分面向装置机身一侧中部有一条横向布置的卡槽(421)，通过卡槽(421)由一个可在卡槽(421)上横向移动的卡扣(331)与传动装置(3)的传动链条(33)相联，从而带动挂锤装置(3)运动；
[0047] 5、挂锤装置运动竖杆：为一根界面尺寸为3cm*3cm的棱柱杆，底部有一个顶盘(51)，上部有一个竖向位置可调的凸起结构(52)。
[0048] 6、落锤(重量可调)：落锤为一个空心圆柱筒(锤击底面以上10cm掏空，外壁厚5mm)，锤击底面10cm以上的侧面均分布有螺纹，方便挂锤装置(4)挂起；同时内部底面中间有一个沈3cm的螺孔，方便加装螺杆从而改变落锤的重量；
[0049] 7、落锤运动结构：落锤运动结构(7)由三根细圆柱细杆(71)及上下底面的圆环(72)组成，三根细圆柱杆(71)均匀分布在圆环(72)上，落锤(6)运动时通过上下圆环(72)。
[0050] 8、混凝土试件支撑支座：混凝土试件支撑支座(8)由底板(81)、两个顶板(82)以及四个侧板(83)组成；顶板(82)及侧板(83)上部均开有螺纹孔。侧板(83)及顶板(82)通过焊接与底板(81)刚性连接。
[0051] 9、横杆：横杆(9)的结构：横杆(9)是一个尺寸为长250mm,宽85mm，厚10mm的钢质矩形短杆。横杆(9)通过将圆环(72)与该装置刚性连接，从而将落锤运动结构(7)固定在该试验装置上。
[0052] 10、装置机身主体(10)的结构：装置机身主体(10)为一个高1500mm、长500mm、宽300mm的矩形盒状物，其外部军用厚度为2mm的钢制薄板封闭；在装置机身主体(10)上部
200mm的空间内放置控制部分(1)；由上往下200-1100mm的部位放置电机(2)以及电源(125)；下部200mm的位置用来连接混凝土试件支撑支座(8)(混凝土试件支撑支座(8)刚接在装置机身主体(10)的外部，与装置机身主体(10)最终形成一个L型结构；见附图2。
[0053] 该混凝土疲劳冲击的试验装置的冲击装置运行过程：
[0054] 首先，在控制装置上设定本次冲击的次数，并在试件冲击面的对面的中间位置贴好应变片；同时将应变片连接到控制部分(1)中，启动电机(2)，则实验装置开始运行。此时传动装置(3)带动挂锤装置(4)沿挂锤装置运动竖杆(5)开始运动，当挂锤装置(4)运动到挂锤装置运动竖杆(5)的下部时，顶针下部与下部的顶盘(51)接触，顶针(44)被顶起，,此时卡舌(41)将挂住落锤(6)，并在电机(2)的带动下提升落锤(6)，当落锤(6)高度提升突出结构(52)所在高度(即实验所设高度时)，挂锤释放落锤，当挂锤装置(4)高度下降，并碰触到下部顶盘(51)，挂锤装置(4)再次挂住落锤(6)。通过挂锤装置(4)往复运动实现自动疲劳冲击。当冲击次数达到设定次数时装置将自动停止本次实验。同时，如果某次实验过程中应变片(此应变片贴于冲击面的对面，同时通过线路与控制部分连接)断裂(即：混凝土冲击地面出现裂缝)，本装置将会判定本次实验结束，从而自动停止当次实验。
[0055] 该方法的技术方案如下：
[0056] 本发明一种混凝土疲劳冲击试验方法，其步骤如下：
[0057] 步骤1、首先在锤头的冲击端包裹一层厚度为2cm的橡胶，使其能保证与锤头不加橡胶时保持相同的冲击压强；
[0058] 步骤2、将混凝土试件放置在混凝土试件支撑支座(8)上，混凝土试件正中心对准落锤(6)落点的正中心，同时利用支撑支座(8)的侧板(83)和顶板(82)上的螺孔，用
螺栓将混凝土试件固定在混凝土试件支撑支座(8)上(各螺栓仅恰好碰触试件)；
[0059] 步骤3、利用我们制作的装置，当我们启动装置时，落锤(6)会由挂锤装置(4)提升到预定高度，此时，落锤(6)自动释放锤击在试件上，当挂锤装置运动到底部是，自动挂起落锤(6)，如此往复，就能实现混凝土的疲劳冲击；
[0060] 步骤4、由于一个实验阶段的结束有良种可能：1、冲击次数达到设定冲击次数；2、混凝土试件破坏；故我们在混凝土试件的地步贴上应变片，并将其接入控制电路中，在试件未破坏是保持通路状态。当应变片电路断路或实验冲击次数达到设定次数我们都将判定试件结束；
[0061] 通过以上步骤，我们实现了在混凝土冲击实验的自动进行，即实现了混凝土的疲劳冲击；同时由于开创性的在锤头上添加橡胶，我们将在保持冲击压强不变的前提下，增大了混凝土破坏前冲击次数，这样就能有效的减小同批试件冲击次数的相对误差，有利于更准确的判断混凝土的冲击性能及其变化特性。
[0062] 3、本发明提出的混凝土疲劳冲击装置和方法有如下优点：
[0063] 1、本发明提出的疲劳冲击实验装置可以实现全自动的疲劳冲击，在单次实验过程中基本不需要人员的参与，释放人力资源以便完成其他实验；
[0064] 2、本发明中提到的冲击装置可以通过调整落锤的高度或重量调整落锤的冲击力；
[0065] 3、由于冲击落锤的冲击端头处加上了橡胶，其在保持每次冲击压强的前提下，可以将混凝土破坏的过程分
化成跟多细化步骤，即增加了混凝土的冲击次数，可以更加细化的分析、判断混凝土的破坏过程。(四)附图说明
[0066] 图1是装置整体图。
[0067] 图2是装置侧视图。
[0068] 图3是程序框图。
[0069] 图4是卡舌。
[0070] 图5是挂锤装置基体。
[0071] 图6是顶针44。
[0072] 图7是落锤运动装置。
[0073] 图8是底板81。
[0074] 图9是顶板82。
[0075] 图10是侧板83。
[0076] 图中序号、符号、代号说明如下：
[0077] 1、控制部分 121、单片机 122、红外避障模块 123、键盘[0078] 321、主动齿轮 322、被动齿轮 33、传动链条 4、挂锤装置[0079] 41、卡舌 42、基体 431、横置弹簧 432、竖置弹簧[0080] 5、挂锤装置运动竖杆 51、顶盘 52、凸起结构[0081] 6、落锤 7、落锤运动结构 81、底板 82、顶板[0082] 83、侧板 9、横杆 10、装置机身主体(五)具体实施方式
[0083] 本发明提出的混凝土疲劳冲击试验装置及方法，是在现有的冲击实验装置的基础上进行了重新设计，将冲击实验装置的落锤与挂锤装置相分离，在落锤上设置一定数量的卡槽，当挂锤装置降低到一定高度碰触到竖杆上设置的装置1时，挂锤上的卡扣将自动卡住落锤，将落锤提升到一定高度，此时，我们会在挂锤装置行进的竖杆上设置一个装置n(高度可调)，此装置会使挂锤装置抵达这一高度时自动将落锤释放，挂锤装置会有电机带动在竖杆上实现往复循环，以此达到自动疲劳冲击得目的。
[0084] 本发明—种混凝土疲劳冲击试验装置及方法，该装置及方法的具体实现步骤如下：
[0085] 一、本发明—种混凝土疲劳冲击试验装置：由如下几部分组成：1、控制部分；2、电机；3、传动装置(含卡扣331)；4、挂锤装置(含卡槽421)；5、挂锤装置运动竖杆；6、落锤(重量可调)；7、落锤运动结构；8、混凝土试件支撑支座；9、横杆；10、装置机身主体[0086] 二、上述各组成部分之间的关系：
[0087] 控制部分1通过电导线与电机2连接；电机2直接与传动装置3相联，挂锤装置4则通过位于挂锤装置4后部的卡槽421和一个在卡槽421中滑动的位于传动装置上的卡扣331与传动装置3相联；挂锤装置运动竖杆5竖直放置于该装置的前方，挂锤运动竖杆5穿过挂锤装置4，同时挂锤装置4可以沿挂锤装置运动竖杆5上下运动；落锤6由一个有三根小圆柱竖杆组成的圆柱状结构即落锤运动结构7限制其平面方向的位移，该落锤运动结构7通过上下两根横杆9与装置机身主体10刚性连接，挂锤装置运动竖杆5位于落锤运动结构7及装置机身主体10之间；混凝土试件支撑结构8位于装置机身主体10的下部，同时其中间位置正好是落锤6的落点；
[0088] 三：该试验装置各组成部分的自身结构：
[0089] 1、控制部分：控制部分由软件11和硬件12两个部分组成，它们相互之间的关系是：软件11通过单片机121嵌入到硬件部分12中，通过单片机121产生的电信号对整个硬件部分
12进行控制，同时，硬件部分12中的红外避障模块122在工作时产生的电信号，通过单片机
121调节，反应在软件11中，软件11通过对产生的电信号与自身的停止工作信号比较，如果达到条件，则发出停止工作的电信号；
[0090] 所述“软件11”为自编程程序：其程序框图简要说明如下：当装置的电源接通后，整个控制部分开始工作，此时我们通过硬件部分12向软件部分输入控制参数，如锤击次数，点击“开始”按钮，启动机器，此时软件部分的初始锤击次数n＝0,混凝土底部应变片电路处于接通状态，当落锤6做上下往复运动经过红外避障模块122时，红外避障模块122会产生电信号，单片机接收来自红外避障模块122的电信号，同时由软件判断混凝土底部的应变片电路是否接通：“否”则实验结束，“是”则n＝n+1,，再由软件判断n<初始设置锤击次数：“否”则实验结束，“是”则落锤继续往复运动，实验继续。直到实验结束。；见附图3所示；
[0091] 所述“硬件部分12”，是由单片机121，红外避障模块122，控制键盘123，继电器124及电源125组成；它们相互之间的关系是：该试验装置共有两部分电源125，即控制部分电源1251以及运行部分电源1252，控制部分的电源1251仅为单片机121，红外避障模块122，控制键盘123以及继电器124供电；红外避障模块122在落锤6每经过一次时产生一个电信号，同时将电信号回传到单片机121中，控制键盘123用来设置锤击次数，以及人工控制机器的启动、停止或暂停；继电器124为当软件11判定达到实验停止条件时，单片机121发出电信号，控制继电器124断电，从而切断运行部分的电源；红外避障模块122、控制键盘123、以及继电器124均分别通过电导线(杜邦线)与单片机121相联。
[0092] 该“单片机121”的结构：选用现有的型号—Atmega128；
[0093] 该“红外避障模块122”的结构：选用telesky的红外避障模块；
[0094] 该“控制键盘123”的结构：选用waveshare4*4keypad按键模块；
[0095] 该“继电器124”的结构：选用现有产品Risym 1路5v低电平触发继电器模块；
[0096] 该“电源125”的结构：电源选用现有产品：MS-50-12；
[0097] 2、电机：电机为减速电机2，可以满足长时间重载运行的需要，电机上加装有齿轮组，以满足不同冲击频率的需求；该减速电机可以选用现有产品：选用土元电机，型号为GV-22-750-25-S-B-G1-LB.即：立式减速电机，轴径22，功率为750W，减速比为25:1，该电机的输入转速为1420rpm；
[0098] 3、传动装置：传动装置由齿轮箱31、两个齿轮32(主齿轮321和从动齿轮322)及一条传动链条33(传动链条上有卡扣331)组成，其中一个齿轮321(主动齿轮321)通过齿轮箱31与减速电机2相联，该齿轮为主动轮；同时第二个齿轮322(即从动齿轮)通过链条33与主动齿轮321相联。
[0099] 齿轮箱31的结构：该齿轮箱为T型转向齿轮箱，减速速比为1:1，
[0100] 两个齿轮32的结构：两个齿轮的规格均为5分15齿的齿轮，齿宽5mm；
[0101] 该传动链条33的结构：传动链条为一般工业传动链条，规格为5分(10A),长为2米；传动链条的某一节连接部分加装有卡扣331；
[0102] 4、挂锤装置：挂锤装置4的运动由传动装置3的运动带动；挂锤装置4由卡舌41、基体42、三个弹簧43(两个侧弹簧431和一个竖弹簧432)及带顶部圆盘的顶针44(后简称“顶针”)组成；当挂锤装置3运动到挂锤装置运动竖杆5的底部时，顶针44接触底部，被顶起，卡舌41被分布于两侧的弹簧431拉住向远离该装置的方向运动，从而挂住落锤6；当挂锤装置4运动到指定高度时，卡舌41被挂锤装置运动竖杆5上的凸出结构52顶向反方向运动，顶针44被其下部的弹簧432顶住向下运动，从而用顶针44上的圆盘固定卡舌41于松开位置。此时，完成一个挂锤循环。挂锤装置4的基体42部分面向该装置机身主体10一侧中部有一条横向布置的卡槽421，通过卡槽421由一个可在卡槽421上横向移动的卡扣331与传动装置3的传动链条33相联，从而带动挂锤装置3运动；
[0103] 该“卡舌41”的形状结构：其形状结构为：卡舌的形状为近似楔形结构，其斜部的长度为15mm，斜部后是长为70mm，宽为60mm，厚为10mm的六面体，在卡舌41靠近该装置机身主体10的一条边上有一个沿边通长的界面尺寸为5*5mm的凸起，距离这条边25mm的部位开有一条沿卡舌41通宽的60*5*5mm的凹槽；凹槽内放置一个直径为4mm长度为100的钢圆柱见说明书附图(4)；
[0104] 该“基体42”的形状结构：其形状结构为：基体42为六面体结构，除面向装置机身主体10一侧不封闭外，其余五个面均用厚为10mm的钢板围成，与不封闭面相邻的俩侧面钢板尺寸为60*90(高)mm，不封闭面对侧的钢板尺寸为80*90(高)mm；基体42顶部的钢板尺寸为100*100mm,基体42底部的钢板的尺寸为60*80mm，在该基体42顶部钢板和底部钢板的中间开各有一个25*25mm的孔，同时在该孔靠近装置机身主体10大的一侧又开有一个10*10mm的小孔与大孔相连，构成一个“凸”形的孔，在距离小孔5mm的地方，靠近该装置机身主体10一侧开有一个直径为7mm的圆孔，用以穿过顶针44。在未封闭一侧，焊有一个T型钢板(T型钢板的翼缘焊在基体42未封闭面上)，尺寸为翼缘宽30mm，厚5mm，长100mm；腹板高25mm，厚5mm，长100mm。该T型钢板与基体42顶部的钢板构成一个宽度为15mm的卡槽421。基体42顶部的钢板的两侧边焊有两个类似门式结构的小零件，中间孔的尺寸为10(高)*12(宽)mm；在顶部的钢板远离装置机身主体10的两个角各焊有一个阶梯圆柱，底板圆柱直径8mm,高7mm,上部圆柱高5mm，直径5mm。见说明书附图(5)；
[0105] 该“弹簧43”的形状结构：侧弹簧431为不锈钢压缩弹簧，平放自然长度为5cm,压簧线径1mm，弹簧内径为5mm；竖弹簧432为不锈钢压缩弹簧，平放自然长度为10cm,压簧线径2mm，弹簧内径为10mm；
[0106] 该“顶针44”的形状结构：其形状结构为：顶针44为总长143mm的针状结构，顶部圆盘直径为15mm,厚度为3mm；圆盘下部为直径6mm，长140mm的圆柱；见说明书附图(6)；
[0107] 5、挂锤装置运动竖杆：为一根界面尺寸为3cm*3cm的棱柱杆，底部有一个顶盘51，上部有一个竖向位置可调的凸起结构52；
[0108] 6、落锤(重量可调)：落锤6为一个空心圆柱筒(锤击底面以上10cm掏空，外壁厚5mm)，锤击底面10cm以上的侧面均分布有螺纹，方便挂锤装置4挂起；同时内部底面中间有一个深3cm、直径为14mm的螺孔，方便加装螺杆从而改变落锤6的重量；
[0109] 7、落锤运动结构：落锤运动结构7由三根细圆柱杆71杆及上下底面的圆环72组成，三根细圆柱杆71均匀分布在圆环上，落锤6运动时通过上下圆环72；见说明书附图(7)[0110] 该“圆柱杆71”的形状结构：圆柱杆71为横截面尺寸为25mm*25mm的长700mm的实心钢质杆；
[0111] 该“圆环72”的形状结构：该“圆环72”的形状结构：圆环72的外观形状为曲边矩形，厚度为10mm，直边长为85mm，曲边为直径为85mm的半圆，在其中心部位开一个直径为55mm的圆孔；
[0112] 8、混凝土试件支撑支座：混凝土试件支撑支座8由底板81、两个顶板82以及四个侧板83组成，顶板82及侧板83上部均开有螺纹孔。侧板83及顶板82通过焊接与底板81刚性连接。
[0113] 该“底板81”的形状结构：该“底板81”的形状结构为：底板81主体部分为一个450*150*15mm的矩形钢板，在延长度方向，距短边50mm处有一弧形槽(在距短边50mm、距其表面
10mm高度处，以半径为15mm的圆铣出该圆弧)；同时在沿长度方向，在其短边正中心，各挑出一个长80mm,截面尺寸为10*15mm的短梁；见说明书附图(8)；
[0114] 该“顶板82”的形状结构：该“顶板82”的形状结构为：由一个矩形主体加两个等腰直角三角形支撑板组成，矩形主体在其中心距顶部30mm处有一个M10的螺孔，在其底部中心处，开了一个10(宽)*15(高)mm的槽；两个等腰直角三角形支撑板的直角边长70mm，以电焊的方式将一条直角边焊接在开槽的两侧。见说明书附图(9)；
[0115] 该“侧板83”的形状结构：该“侧板83”的形状结构为：主体是一个高180mm,宽100mm，厚10mm的矩形钢板，在距其顶部15mm中心处开有M10的螺孔；见说明书附图(10)；
[0116] 9、横杆：横杆9的结构：横杆9是一个尺寸为长250mm,宽85mm，厚10mm的钢质矩形短杆；
[0117] 10、装置机身主体10的结构：装置机身主体10为一个高1500mm、长500mm、宽300mm的矩形盒状物，其外部军用厚度为2mm的钢制薄板封闭；在装置机身主体10上部200mm的空间内放置控制部分1；由上往下200-1100mm的部位放置电机2以及电源125；下部200mm的位置用来连接混凝土试件支撑支座8(混凝土试件支撑支座8刚接在装置机身主体10的外部，与装置机身主体10最终形成一个L型结构；见附图(2))。
[0118] 本发明一种混凝土疲劳冲击试验方法，其步骤如下：
[0119] 步骤1、首先在锤头的冲击端包裹一层厚度为2cm的橡胶，使其能保证与锤头不加橡胶时保持相同的冲击压强；
[0120] 步骤2、将混凝土试件放置在混凝土试件支撑支座8上，混凝土试件正中心对准落锤6落点的正中心，同时利用支撑支座8的侧板83和顶板82上的螺孔，用螺栓将混凝土试件固定在混凝土试件支撑支座8上(各螺栓仅恰好碰触试件)；
[0121] 步骤3、利用我们制作的装置，当我们启动装置时，落锤6会由挂锤装置4提升到预定高度，此时，落锤6自动释放锤击在试件上，当挂锤装置运动到底部时，自动挂起落锤6，如此往复，就能实现混凝土的疲劳冲击；
[0122] 步骤4、由于一个实验阶段的结束有良种可能：1、冲击次数达到设定冲击次数；2、混凝土试件破坏；故我们在混凝土试件的地步贴上应变片，并将其接入控制电路中，在试件未破坏是保持通路状态。当应变片电路断路或实验冲击次数达到设定次数我们都将判定试件结束。
[0123] 通过以上步骤，我们实现了在混凝土冲击实验的自动进行，即实现了混凝土的疲劳冲击；同时由于开创性的在锤头上添加橡胶，我们将在保持冲击压强不变的前提下，增大了混凝土破坏前冲击次数，这样就能有效的减小同批试件冲击次数的相对误差，有利于更准确的判断混凝土的冲击性能及其变化特性。
[0124] 综上所述，该混凝土疲劳冲击试验方法是：
[0125] 首先在锤头的冲击端包裹一层厚度为2cm的橡胶，使其能保证与落锤6不加橡胶时保持相同的冲击
应力。为了保证橡胶头在连续冲击时不至于掉落，我们将锤头整个包裹在橡胶中，同时利用高强度的胶
水将其粘合。
[0126] 将混凝土试件放在支座8上，试件正中心对准落锤6落点的正中心，冲击面应该选择浇筑面的两个较长侧面中的一个，同时利用支座的侧板83，和顶板82将试件以类似简支的方式固定在支座8上；由于顶板82和侧板83上具有螺孔，故我们利用螺栓施加一定的压力，以达到将试件简支放置在混凝土试件支撑支座8上的效果。
[0127] 利用我们制作的装置，当我们启动装置时，如果落锤6没有被挂锤装置4挂住，则挂锤装置4会先顺着挂锤装置运动竖杆5空运转一个往返，当挂锤装置4达到挂锤装置运动竖杆5的底部时，由于顶针44被顶盘51顶起，卡舌41由于弹簧431的作用向前弹出，此时落锤6被挂上，然后落锤6会由挂锤装置4提升到预定高度，此时，由于挂锤装置运动竖杆5上凸起结构52的作用，卡舌41被推着向后运动，落锤6与挂锤装置4分离，落锤6自动释放锤击在试件上完成一次冲击，当挂锤装置4再次运动到底部时，自动挂起落锤6，如此往复，就能实现混凝土的疲劳冲击
[0128] 由于一个实验阶段的结束有两种可能：1、冲击次数达到设定冲击次数；2、混凝土试件破坏；故我们在混凝土试件的地步贴上应变片，并将其接入控制电路中，在试件未破坏是保持通路状态。当应变片电路断路或实验冲击次数达到设定次数我们都将判定试件结束。
