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拉力機(jī)與沖擊試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理
(1)拉力機(jī),沖擊試驗(yàn)機(jī)的功能原理
根據(jù)理論力學(xué)的原理,，我們知道勢(shì)力場(chǎng)中，有勢(shì)力的功等于質(zhì)點(diǎn)（系）始末兩位置勢(shì)能之差,。由功能原理，有勢(shì)力的功等于質(zhì)點(diǎn)（系）始末兩位置動(dòng)能之差。因此,，無(wú)論是落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)還是擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)，下式恒成立：
m一沖擊錘質(zhì)量；
g一試驗(yàn)機(jī)工作當(dāng)?shù)刂亓铀俣?br />LA一沖擊錘在4點(diǎn)位置高度,；
LB一沖擊錘在S點(diǎn)位置高度,；
VA一沖擊錘在4點(diǎn)位置速度；
VR一沖擊錘在B點(diǎn)位置速度,。
式（2-43)中,，系統(tǒng)內(nèi)的勢(shì)能和動(dòng)能（地球的動(dòng)能看著不變）是可以相互轉(zhuǎn)換的：勢(shì)能的增加等于動(dòng)能的減少，而動(dòng)能的增加等于勢(shì)能的減少,。上式也可寫(xiě)成：
式（2-44)左邊表示沖擊錘質(zhì)心在位置/I時(shí)的系統(tǒng)的機(jī)械能,，公式右邊表示沖擊錘質(zhì)心在位置A時(shí)的系統(tǒng)的機(jī)械能。公式右邊表明,，在系統(tǒng)內(nèi)的勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)換過(guò)程中,，系統(tǒng)的總機(jī)械能保持不變。因此有機(jī)械能守恒定律：
如果一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)只有保守力（如果重力,、彈性力）作功,，其他內(nèi)力和一切外力都不做功 (或其他內(nèi)力和一切外力的總功為零），那么,，系統(tǒng)內(nèi)各物體的動(dòng)能和勢(shì)能（重力勢(shì)能,、彈性勢(shì) 能）可以互相轉(zhuǎn)換，但是,，他們的總和保持不變,。
(2)落錘沖擊試驗(yàn)
落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)時(shí)，將質(zhì)量為m重錘提升到位置A (距試樣接觸表面距離為H)高度后,，對(duì)試樣進(jìn)行沖擊試驗(yàn),，由機(jī)械能守恒定律得公式（2-44)，可以分別計(jì)算下列結(jié)果,。
a)落錘的沖擊速度
已知落錘沖擊點(diǎn)距試樣接觸表面髙度為H,，落錘的動(dòng)能為零，并且取此為坐標(biāo)零點(diǎn),，方向向下為正,。又當(dāng)落錘自由下落至試樣接觸表面時(shí)，落錘沖擊點(diǎn)至zui低位置,，落錘的勢(shì)能為零,，因 此，由式（2-44),，
在整個(gè)沖擊過(guò)程中,，作用在沖擊錘上的力有兩個(gè)，一個(gè)是錘的重力f,，另一個(gè)是試樣對(duì)錘的正壓力,。由于重錘在整個(gè)過(guò)程中,，它的初、末速度均為零,，也即它的初,、末動(dòng)量均為零，如果取豎直向上的方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向,，那么,，根據(jù)動(dòng)能原理，得：
由式（2-46)可以看出,，重錘自由下落時(shí)產(chǎn)生的沖擊力與錘的重力,、下落高度成正比關(guān) 系,、與試樣的作用時(shí)間成反比關(guān)系,。
為方便看出正壓力P與沖擊高度及作用時(shí)間r的關(guān)系，假設(shè)重錘的沖擊高度H=14.7m,錘 重F= 1N時(shí),。按照上式計(jì)算得相應(yīng)結(jié)果如表2-2,。
表2-2落體沖擊力與離度，作用時(shí)間的關(guān)系
| 正壓力/N | 2 | 4 | 10 | 20 | 40 | 100 | 200 |
| 時(shí)間A | I | 0.5 | 0.2 | 0. I | 0. 05 | 0. 02 | 0.01 |
在其他條件不變的條件下,，正壓力作用時(shí)間越短,，重錘產(chǎn)生的沖擊力越大，當(dāng)作用時(shí)間為 0.1s時(shí),，重錘產(chǎn)生的沖擊力竟達(dá)到其靜重的20倍,。
(4)擺錘沖擊原理
我們可以將擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)的擺當(dāng)作繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的剛體。在重力場(chǎng),，當(dāng)擺錘處于初始揚(yáng)角a處時(shí),，具有一定的勢(shì)能，動(dòng)能為零,；自由下落至zui低點(diǎn),，勢(shì)能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能， 這時(shí)勢(shì)能為零,，轉(zhuǎn)換為zui大動(dòng)能,。試驗(yàn)時(shí)，具有巨大動(dòng)能的擺錘沖擊試樣,，試樣在破壞過(guò)程中吸 收部分?jǐn)[錘動(dòng)能,，擺錘在剩余動(dòng)能的驅(qū)使下繼續(xù)前沖直至動(dòng)能為零的一個(gè)新位置后回落，這個(gè)擺 錘在沖斷試樣后繼續(xù)前沖直至動(dòng)能為零的一個(gè)新位置就可表示為試樣破壞所消耗的能量,。
上式確定了碰撞沖量作用點(diǎn)K的位置,。只有作用于剛體的碰撞沖量的作用線在剛體對(duì)稱(chēng)平 面內(nèi)，并垂直于質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑,，作用線到轉(zhuǎn)軸的距離= 才能使（具有與轉(zhuǎn)軸垂直的 對(duì)稱(chēng)面）的轉(zhuǎn)動(dòng)剛體在轉(zhuǎn)軸處不產(chǎn)生碰撞沖量,。這個(gè)K點(diǎn)稱(chēng)為打擊中心,，A稱(chēng)作打擊中心距。
由于在檢測(cè)過(guò)程中,，并不容易求得擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)作為轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的質(zhì)心和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量乃,， 因?yàn)椋ǔＶ挥屑夹g(shù)人員在設(shè)計(jì)擺錘時(shí)用于計(jì)算打擊中心位置,。所以,，我們可以根據(jù)剛體繞定軸 轉(zhuǎn)動(dòng)的微分方程來(lái)導(dǎo)出計(jì)算打擊中心距的簡(jiǎn)捷公式。
因此,，可以測(cè)量擺的微幅擺動(dòng)周期來(lái)確定擺的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,。有利于操作拉力機(jī)與沖擊試驗(yàn)機(jī)的工作人員以及,儀器計(jì)量、儀器校準(zhǔn),、檢測(cè)人員在現(xiàn)場(chǎng)使用,作為一個(gè)參考.
上面我講述了拉力機(jī)與沖擊試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理,我們來(lái)看一款恒宇的拉力機(jī)
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