Study on structural design and energy absorption characteristics of protective devices under the super⁃large impact load

WEI Tieping; KOU Chao; LIN Shuo; LIN Zupeng; ZENG Shoujin; GUO Jinquan

doi:DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.10.010

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Study on structural design and energy absorption characteristics of protective devices under the super⁃large impact load

·Experimental Research·Testing Technology· | 更新时间：2025-10-31

- Study on structural design and energy absorption characteristics of protective devices under the super⁃large impact load
- Journal of Mechanical Strength Vol. 47, Issue 10, Pages: 86-95(2025)
- 作者机构：
  
  1.福建理工大学机械与汽车工程学院，福州 350118
  2.福建省智能加工技术及装备重点实验室，福州 350118
  3.福建省计量科学研究院福建省力值计量测试重点实验室，福州 350003
  4.福州大学机械工程及自动化学院，福州 350108
- 作者简介：
  
  WEI Tieping, E-mail: wtp12312@sina.com
- 基金信息：
  
  Open Fund of Key Laboratory of Force Measurement for State Market Regulation(LZSYS202303)
- DOI：DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.10.010
  CLC：
- Received：28 December 2023，
  
  Revised：2024-04-09，
  
  Published：15 October 2025
- 稿件说明：
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韦铁平，寇超，林硕，等. 超大冲击载荷下防护装置结构设计及吸能特性研究［J］. 机械强度，2025，47（10）：86-95.

WEI Tieping，KOU Chao，LIN Shuo，et al. Study on structural design and energy absorption characteristics of protective devices under the super-large impact load［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（10）：86-95.
韦铁平，寇超，林硕，等. 超大冲击载荷下防护装置结构设计及吸能特性研究［J］. 机械强度，2025，47（10）：86-95. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.10.010.

WEI Tieping，KOU Chao，LIN Shuo，et al. Study on structural design and energy absorption characteristics of protective devices under the super-large impact load［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（10）：86-95. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.10.010.

摘要

针对某型号30 MN拉向传感器校准装置的试验断裂事故，设计了一套抗冲击防护装置。首先，基于运动学理论，建立试验工装中试件断裂过程各构件的运动学模型；然后，设计了3个冲击位置处的不同防护装置结构；最后，分别建立3个缓冲结构的有限元模型并进行验证、计算和优化。结果表明，上反力架顶板和上球头处的蛋盒结构防护装置能有效解决防护空间小、冲击力值大等问题；整套装置耗散上反力架59.5%冲击动能、下反力架60.7%冲击动能和下球头100%冲击动能；改进后下球头处的防护装置的初始峰值载荷降低62.7%。

Abstract

A set of anti-impact protection device was designed for the test fracture accident of 30 MN tension sensor calibration device. Firstly

based on the kinematic theory

the kinematic model of each component in the fracture process of test fixture was established. Then

different protective device structures at three impact locations were designed. Finally

the finite element models of three buffer structures were established and verified

calculated and optimized. The results show that the egg-box structure protection device at the top plate of the upper reaction rack and the upper ball joints can effectively solve the problems of small protection space and large impact value. The whole device dissipates 59.5% impact kinetic energy of the upper reaction rack

60.7% impact kinetic energy of the lower reaction rack and 100% impact kinetic energy of the lower ball joints. After the improvement

the initial peak load of the protective device at the lower ball joints is reduced by 62.7%.

关键词

Keywords

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