GB/T 32058-2015 高速动车组风挡玻璃及车体材料抗鸟撞、抗硬物冲击试验方法

　　ICS 81. 040 Q 30

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 32058—2015

　　高速动车组风挡玻璃及车体材料抗鸟撞、

　　抗硬物冲击试验方法

　　Testmethod ofresistancebird impactandprojectileimpactforhigh speed

　　multipleunitwindshield and coach body exteriorprotected construction material

　　2015-10-13发布 2016-09-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 32058—2015

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准由中国建筑材料联合会提出 。

　　本标准由全国工业玻璃和特种玻璃标准化技术委员会(SAC/TC447)归 口 。

　　本标准负责起草单位 : 中国建材检验认证集团股份有限公司 。

　　本标准参加起草单位 :江苏铁锚玻璃股份有限公司 、北京明盾技术有限公司 、安平县金龙车辆装备有限公司 、福耀玻璃工业集团股份有限公司 、南车青岛四方机车车辆股份有限公司 、中国北车集团唐山轨道客车有限责任公司 、长春轨道客车股份有限公司 。

　　本标准主要起草人 : 臧曙光 、赵威 、王银茂 、王霖 、马涛 、宋国山 、孙彦 、李朝 、马凯 、庞世红 、王立闯 、胡悦 。

　　高速动车组风挡玻璃及车体材料抗鸟撞、

　　抗硬物冲击试验方法

　　1 范围

　　本标准规定了高速动车组风挡玻璃及车体材料的抗鸟撞 、抗硬物冲击试验方法的术语和定义 、安全预防措施 、试验条件 、试验设备及仪器 、试验方法 、试验结果的评定和试验报告 。

　　本标准适用于设计速度不低于 200 km/h的高速动车组用风挡玻璃及车体材料抗鸟撞 、抗硬物冲击试验 ,其他轨道车辆用风挡玻璃及车体材料的抗鸟撞 、抗硬物冲击试验可参照使用 。

　　2 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　2. 1

　　车体材料 coach body exteriorprotected construction material

　　运行时车体迎风面外围防护构件或材料 。如车头玻璃钢复合材料板 、受电弓导流罩 、减速板等 。 2.2

　　冲击体 projectile

　　用于评价风挡玻璃及车体材料抗冲击能力的弹体 ,包含铝弹和鸟弹 。

　　2.3

　　铝弹 aluminum projectile

　　用于评价风挡玻璃及车体材料抗硬物冲击能力的特定铝合金材质冲击体 。

　　2.4

　　鸟弹 bird

　　用于冲击试验件的鸟体及鸟体包裹材料 ,通常用饲养的鸡等家禽代替鸟体 。

　　2.5

　　安装角 installation angle

　　高速动车组风挡玻璃或车体材料对称线最下沿端点在动车对称面上的切线与水平面的夹角 。

　　3 安全预防措施

　　在整个试验期间 ,应指定现场安全负责人 ,应用绳索围起或用栅栏隔开试验场地 ,包括从空气炮 口到试验台在内的适当范围内的区域 。在发射之前发出警告信号 ,使所有人员撤离现场 。 同时 ,安全负责人员检查现场 , 以确保试验场地确实没有任何人 。

　　试验现场使用的设备及仪器应做必要防护 , 防止冲击碎片对其造成损坏 。

　　试验结束后 ,应及时 清 洗 试 验 场 地 , 清 除 掉 鸟 弹 碎 块 , 在 试 验 区 域 喷 洒 消 毒 剂 , 杀 死 细 菌 和 消 除臭味 。

　　4 试验条件

　　除特殊规定外 ,试验应在下述条件下进行 :

　　GB/T 32058—2015

　　a) 环境温度 :20 ℃ ±5 ℃ ;

　　b) 大气压力 :8. 4×104 Pa~ 1. 06×105 Pa;

　　c) 相对湿度 :40% ~ 80% 。

　　5 试验设备及仪器

　　5. 1 试验装置

　　5. 1. 1 基本组成

　　试验装置由发射系统 、速度测量系统 、试验靶架系统 、温度控制系统 、位移测量系统 、应变测量系统 、高速摄像系统 、防飞溅测试膜及支架组成 ,可根据试验需求配置 ,如图 1所示 。

　　说明 :

　　1— 发射系统 ;

　　2— 速度测量系统 ;

　　3— 试验靶架系统 ;

　　4— 温度控制系统 ;

　　5— 位移 、应变测量系统 ;

　　6— 高速摄像系统 ;

　　7— 防飞溅测试膜及支架 。

　　图 1 试验装置示意图

　　5. 1.2 发射系统

　　发射系统用于发射鸟弹和铝弹 ,该系统主要由空气压缩机 、压力容器 、空气释放机构 、炮管 、弹体衬壳等部分组成 :

　　a) 空气压缩机能力应与压力容器匹配 ,可在较短时间内使压力容器内达到试验所需压力 。

　　b) 压力容器依据冲击体的重量和射出的速度来设计压力容器的容积和允许工作压力 。一般容积在 1. 0 m3 以上 ,允许工作压力在 1. 5×106 Pa以上 。

　　c) 空气释放机构可以是手动 、电动或气动装置 ,该装置应在充气过程中不漏气 ,在发射时保证压缩空气在瞬间全部快速通过 。

　　d) 炮管应是一根内壁光滑的钢管 , 内径和长度依据冲击体重量大小 、射出速度和对空气炮全面性能要求来选定 ,一般口径应在 120 mm 以上 ,管长在 9 m 以上 。

　　e) 弹体衬壳为圆柱形桶 ,承载冲击体 ,衬壳可采用薄铝板冲压而成 ,或采用泡沫塑料及其他材质制作 。

　　5. 1.3 速度测量系统

　　速度测量系统用于测量冲击体实际冲击速度 ,该系统由测速靶和计时仪构成 :

　　a) 测速靶可采用光电靶 ,也可采用精度高 、可靠性好的其他类型靶 。

　　b) 速度测量系统对随同弹体一起射出的小块物体不触发 , 同时不应改变冲击体的飞行途径或损伤冲击体 。

　　c) 速度测量系统使用的仪器应使整个系统的精度在 ±1%以内 。

　　5. 1.4 试验靶架系统

　　试验靶架系统用于提供试验件安装支承平台和安全防护 ,该系统主要由挡气屏 、试验台和防护屏组成 :

　　a) 挡气屏应能阻挡气流并能承受炮膛喷射出气流的冲击 ,通过口应确保冲击体的顺利通过 。

　　b) 试验台应由底架和试验件支承架两部分组成 , 能够承受冲击载荷 。试验件支承架角度应可调节 , 同时在底架上能作三维移动定位 , 以满足试验件上弹着点的选择 。

　　c) 防护屏应能接收校准试炮时发射的冲击体 , 同时能够承受冲击载荷 。

　　5. 1.5 温度控制系统

　　温度控制系统用于加热或冷却试验件 ,达到冲击试验所要求的温度 。通常试验温度范围为 -40 ℃ ~ 40 ℃ 。所用设备应能提供均匀的热源或冷源 ,在规定的时间内使试验件达到所要求的温度和稳定的温度梯度 。该系统主要由升温装置 、降温装置等组成 :

　　a) 升温装置 :可采用铝合金盖罩 ,罩内安装具有一定功率的石英红外线加热灯管或电热丝加热装置 ;或用电热毯等覆盖在试验件表面进行加热 ;也可采用试验件自行加温(如电加温玻璃) 。

　　b) 降温装置 :可采用铝合金盖罩 ,罩内安装液氮降温装置 。

　　c) 若试验件在其他高低温箱内加热或冷却 ,则应在试验件厚度方向中部提前预埋测温传感器 ,如PT100等 , 可对试验件进行过冷却或过加热,试验件从高低温箱内取出后快速安装在试验台架上 ,并在温度传感器指示温度达到试验需要温度时立即发射冲击体 。

　　d) 温度控制系统应能够满足在保温过程中温度波动不超过 ±2 ℃ 。

　　5. 1.6 位移测量系统

　　位移测量系统用于测量试验件在冲击全过程中的瞬时位移 ,该系统由传感器 、放大器 、瞬态记录仪等组成 :

　　a) 采用非接触传感器(推荐使用激光位移传感器) ,传感器应校准并验证其工作的可靠性 。

　　b) 采用的传感器 、放大器和瞬态记录仪应有相适应的响应频率 。

　　c) 位移测量系统使用的仪器应使整个系统的精度在 ±5%以内 。

　　5. 1.7 应变测量系统

　　应变测量系统用于测量试验件在冲击过程中所产生的应变 ,该系统应由传感器 、动态应变仪 、瞬态记录仪等组成 :

　　a) 采用的应变传感器应校准并验证其工作的可靠性 。

　　b) 采用的放大器和瞬态记录仪应有相适应的响应频率 。

　　c) 应变测量系统使用的仪器应使整个系统的精度在 ±10%以内 。

　　5. 1. 8 高速摄像系统

　　高速摄像系统用于记录冲击体接触试验件前的飞行轨迹 、冲击时的姿态 、接触试验件的时间以及冲击后冲击体运动状态 、试验件的碎裂和碎片散布情况等 。 高速摄像拍摄速度应不低于 3 000帧/s。 必要时 ,应使用辅助光源 ,确保高速摄像系统能够清晰的拍摄冲击全过程 。

　　5. 1.9 防飞溅测试膜及支架

　　防飞溅测试膜及支架 用 于 测 试 风 挡 玻 璃 的 防 飞 溅 功 能 , 由 一 厚 度 不 大 于 0. 15 mm , 尺 寸 不 小 于500 mm×500 mm 铝箔和支撑框架构成 ,铝箔平整粘贴或夹持在框架上 。

　　5.2 冲击体

　　5.2. 1 铝弹

　　重量为 1 000 g±10 g 的圆柱体 ,与试验件接触部分为半圆形 ,见图 2,材质为 2A11铝合金 。

　　单位为毫米

　　说明 :

　　1— 钢制冲击体末端 ;

　　2— 铝合金冲击端 ;

　　3— 可切除以达到规定重量部分 ;

　　4— 半圆形冲击头 。

　　图 2 冲击体结构图

　　5.2.2 鸟弹

　　在试验使用前 1 h 内 将 鸟 窒 息 至 死 或 宰 杀 。 鸟 在 包 装 前 应 称 重 量 , 使 用 的 称 量 器 具 应 至 少 具 有1. 0 g 的感量 。 当鸟重量不足时 ,可以给鸟体内腔注水 ; 当鸟体重量超过要求时 ,只能允许剪除鸟体的双腿或翅膀 。

　　鸟的包装材料可选用聚乙烯薄膜 、棉织品或尼龙等材质 。

　　将准备好的鸟体头部向下装入包装袋中 ,扎好袋口并使袋口向下把鸟弹装入鸟弹衬壳中 。

　　鸟弹重量偏差 、增加或剪除部分的重量及包装材料的重量等要求见表 1。

　　车体材料鸟撞试验时选用 0. 50 kg的鸟弹 ,风挡玻璃选用 1. 80kg的鸟弹 。

　　表 1 鸟弹重量及包装材料重量 单位为千克

　　6 试验方法

　　6. 1 冲击速度

　　高速动车组风挡玻璃和车体材料抗冲击试验的速度通用要求为 :

　　a) 抗鸟撞冲击试验 :试验速度应为设计最高运行速度加上 20 km/h;

　　b) 抗硬物冲击试验 :试验速度应为设计最高运行速度加上 160km/h。

　　冲击速度也可由试验委托方确定 。

　　6.2 冲击位置

　　冲击位置应为试验件的中部 , 冲击点的安装角度不应小于实车安装角 。 冲击位置也可由试验委托方确定 。

　　6.3 试验件温度

　　常温 :20 ℃ ±5 ℃ ,低温 :0 ℃ ±0. 5 ℃ ,高速动车组风挡玻璃应分别进行常温和低温两种温度状态的冲击试验 ,其他车体材料应根据其材料温度特性关系决定是否需要做低温冲击 。试验件温度也可由试验委托方确定 。

　　6.4 试验件及其安装

　　6.4. 1 试验件

　　抗硬物冲击试验件可用风挡玻璃制品及车体材料制品,也可采用同材料 、同结构和同工艺制作的尺寸为 1 000 mm×700 mm 的试样 。抗鸟撞冲击试验件应使用风挡玻璃制品及车体材料构件制品 。

　　6.4.2 试验件的安装

　　6.4.2. 1 试验件应通过夹具紧固在通用或专用试验台上 ,安装状态应满足实际车辆安装要求 。

　　6.4.2.2 以炮管中轴线为基准(可通过光测确定)调整试验件冲击位置 。 冲击位置距空气炮出口端的距离应不小于 3 m ,测速装置与冲击位置间距不超过 2. 5 m。

　　6.5 冲击速度的校准

　　每次正式试验前 ,要根据试验要求的冲击体和冲击速度确定试验所需要的压力 ,并进行实弹射击 ,如果实弹射击速度与要求速度偏差超过 ±3% ,则调整气炮压力再次进行实弹射击 ,直至弹速偏差小于±3%方可进行正式试验 。

　　6.6 试验程序

　　6.6. 1 检查试验件外观质量 ,并记录缺陷情况 。

　　6.6.2 按照 6. 4 的要求安装试验件 ,检查 、调整试验件的安装角度和安装位置 ,校准预定冲击位置 。

　　6.6.3 进行风挡玻璃防飞溅性能试验时 ,将防飞溅测试膜支架放置在试验件后方 ,铝箔距离冲击位置500 mm ,铝箔平面与炮管轴线垂直 。

　　6.6.4 根据试验的要求 ,安放速度测量系统和高速摄像系统等 ,调试 、检查所有试验仪器设备的运行状态 ,确保测量系统可靠运行 。

　　6.6.5 如果对试验件温度有特别要求 ,应启动温度控制系统对试验件进行调温工作 , 当试验件温度达到试验要求时 ,应立即冲击 。

　　6.6.6 按照 5. 2 的要求制作冲击体 ,记录各部分的重量 ,将制作好的冲击体装进空气炮 。

　　6.6.7 对试验件冲击前状态进行拍照 。然后开始向压力容器充气 ,根据弹速校准结果选择充气压力 ,达到压力值时停止充气 , 向各观测人员发出准备发射信号 ,各观测人员确认各自所管测量仪器工作正常 ,则立即启动空气释放装置发射 。

　　6.6. 8 冲击试验后 ,记录 、保存各项试验数据 ,检查试验件及防飞溅测试膜损坏情况并给出抗冲击能力评价结果 ,而后对冲击后试验件的状态进行拍照 ,照片中应显示出试验件编号 、冲击位置 、冲击速度 、试验件抗冲击能力等信息 。

　　7 试验结果的评定

　　7. 1 抗冲击能力评定

　　冲击试验后用目视法检查试验件损伤情况 ,按损伤程度将风挡玻璃和车体材料抗冲击能力分为完好 、安全破坏和非安全破坏 3个等级 :

　　a) 完好 :试验件不存在目视可见的损伤 。

　　b) 安全破坏 :试验件一层或多层出现裂纹 , 冲击体没有穿透试验件 ,且试验件内表面没有出现飞溅物或飞溅物细小没有任何碎屑扎入或扎穿测试铝箔 。

　　c) 非安全破坏 : 冲击 体 穿 透 试 验 件 , 或 试 验 件 内 表 面 出 现 大 的 飞 溅 物 , 飞 溅 物 扎 入 或 扎 穿 测 试铝箔 。

　　7.2 试验的有效性

　　在冲击位置偏差不超过 30 mm 时 , 以下 3种情况的试验结果为有效试验 :

　　a) 实际冲击速度与要求值的偏差在 0~ +3%以内 。

　　b) 实际冲击速度与要求值的偏差超过 +3% ,且试验件的抗冲击性能可以评定为完好或安全破坏时 。

　　c) 实际冲击速度小于要求值时 ,且试验件的抗冲击性能可以评定为非安全破坏时 。

　　8 试验报告

　　试验报告至少应包括以下内容 :

　　a) 试验依据 ;

　　b) 试验设备及仪器 ;

　　c) 试验件情况 :包括试验件名称 、数量 、编号 、结构 、规格尺寸 、冲击位置和安装角 ;如果需要在 一块试验件上进行多次冲击时 ,应记录试验件及其支撑结构的冲击试验历史 ;

　　d) 试验记录 :包括环境 温 度 及 相 对 湿 度 、试 验 前 后 试 验 件 状 态 、试 验 件 温 度 、冲 击 体 重 量 、冲 击速度 ;

　　e) 试验结果 ;

　　f) 试验单位 、试验日期及试验人员 。