撞擊實(shí)驗(yàn)中瞬間力值檢測(cè)方法

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1、撞擊實(shí)驗(yàn)中瞬間力值檢測(cè)方法吳天翔（蘇州動(dòng)態(tài)力學(xué)研究院，碰撞實(shí)驗(yàn)室，215006，18662247704）概述：撞擊過程包含巨大能量交換,是一個(gè)毫秒到秒量級(jí)的短時(shí)程動(dòng)態(tài)過程,本質(zhì)上是一個(gè)復(fù)雜的沖擊動(dòng)力學(xué)問題?，F(xiàn)有各種規(guī)范中的計(jì)算公式都是經(jīng)驗(yàn)公式,都是基于剛體或彈性體整體碰撞的簡(jiǎn)單理論,用于解析動(dòng)態(tài)力學(xué)過程是不合適的。該文通過沖擊動(dòng)力學(xué)理論,把力傳感器和現(xiàn)代數(shù)字測(cè)量技術(shù)結(jié)合起來(lái)，采用高精度力傳感器和現(xiàn)代的告訴采集系統(tǒng)，以及相關(guān)的專業(yè)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)沖擊力的整個(gè)過程的監(jiān)測(cè)和測(cè)量。AbstractEnergyex

2、changeprocessinvolvesahugeimpact,isanorderofmillisecondstosecondsshortdurationdynamicprocess,inessence,isacompleximpactdynamicsproblems.Variousexistingformulainthespecificationareempiricalformulasarebasedonrigidorelasticbodyasawholeissimplecollisionthe

3、oryofdynamicmechanicalprocessesforparsingisinappropriate.Inthispaper,throughtheimpactdynamicstheory,theforcesensorandmoderndigitalmeasurementtechniquescombinedwithmodernhigh-precisionforcesensortellsacquisitionsystem,aswellasrelatedprofessionalsoftware

4、torealizetheimpactofthewholeprocessofmonitoringandmeasurement.關(guān)鍵詞：碰撞力、撞擊力、碰撞試驗(yàn)、撞擊實(shí)驗(yàn)、自由落體KeywordsCollisionForce,TheForceOfImpact,CrashTest,ImpactTest,FreeFall撞擊力測(cè)試所面臨的問題碰撞力是人們期待解決，而又至今尚未完全解決的問題，主要原因是在碰撞過程中相碰物體在碰撞力作用下的變化，既有形態(tài)方面的變化，又有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方面的變化。在常規(guī)的分析過程中我們

5、普遍應(yīng)用能量守恒定律和動(dòng)量定理這兩大定律來(lái)對(duì)碰撞過程進(jìn)行分析，但是在實(shí)際的分析過程中還是有較大弊端的。運(yùn)用能量守恒定律分析，主要是先計(jì)算出兩個(gè)物體碰撞之前各自所具有的動(dòng)能，碰撞以后兩個(gè)碰撞物還會(huì)具有一定的動(dòng)能，但是一部分能量會(huì)在碰撞的過程中轉(zhuǎn)換為內(nèi)能（例如撞擊后撞擊點(diǎn)的溫度會(huì)發(fā)生變化），而且碰撞物體本身會(huì)具有一定的彈性，所以在碰撞的時(shí)候一部分動(dòng)能會(huì)轉(zhuǎn)換成撞擊物形變所含有的彈性勢(shì)能。在撞擊、碰撞的過程中能量的轉(zhuǎn)移是比較多的，包括動(dòng)能、勢(shì)能、內(nèi)能等，而且這些數(shù)據(jù)都是比較難以測(cè)量的，因此僅僅從能量守恒定律

6、方面來(lái)分析裝機(jī)過程是比較困難的。動(dòng)力學(xué)的普遍定理之一。內(nèi)容為物體動(dòng)量的增量等于它所受合外力的沖量即Ft=Δvm，或所有外力的沖量的矢量和。如果一個(gè)系統(tǒng)不受外力或所受外力的矢量和為零，那么這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變，這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)量守恒定律。動(dòng)量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一，它既適用于宏觀物體，也適用于微觀粒子；既適用于低速運(yùn)動(dòng)物體，也適用于高速運(yùn)動(dòng)物體，它是一個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，也可用牛頓第二定律和動(dòng)能定理推導(dǎo)出來(lái)。運(yùn)用動(dòng)量定理對(duì)撞擊、碰撞過程進(jìn)行分析是比較合理的。將撞擊的兩個(gè)物體看作為同一個(gè)

7、系統(tǒng)，兩個(gè)撞擊物雖然發(fā)生碰撞現(xiàn)象但是整個(gè)系統(tǒng)所受外力沖量的矢量和是為零的。但是在實(shí)際的應(yīng)用中運(yùn)用動(dòng)量定理有一定的難度，主要是因?yàn)樵谂鲎睬暗囊凰查g的速度和碰撞后的速度難以測(cè)量，常見的方法是通過高速相機(jī)拍照通過v=s/t來(lái)算出速度。但是通過動(dòng)量守恒定律只能計(jì)算出碰撞過程中每個(gè)碰撞物體所受的沖量和平均受力，計(jì)算不出碰撞過程中撞擊力的變化過程，因此還是具有一定局限性的。實(shí)驗(yàn)裝置模型1、系統(tǒng)組成名稱功能用途1沖擊力傳感器將力值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)把力值轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量和分析的電信號(hào)2信號(hào)調(diào)理器將傳感器輸出的微小電信號(hào)放

8、大成標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào)用于信號(hào)調(diào)理，使輸出信號(hào)更加方便測(cè)量分析3信號(hào)采集器將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)把力傳感器采集來(lái)的力值從電信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以處理的數(shù)據(jù)4力值分析軟件數(shù)據(jù)采集和分析將力傳感器的受理過程進(jìn)行采集、監(jiān)控、分析2、原理闡述　　1、撞擊物碰撞到撞擊板的時(shí)候測(cè)力傳感器會(huì)受到?jīng)_擊力，經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把力值轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號(hào)的過程?！　?、高精度集成運(yùn)算放大器將測(cè)力傳感器輸出的電信號(hào)放大成為容易采集測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)　　3、采集