使用落錘沖擊試驗機進行材料沖擊性能測試時,錘體從設定高度釋放并撞擊試樣,完成一次沖擊后并不一定立即停止。部分材料具有較明顯的彈性恢復能力,錘頭可能在第一次撞擊后發生反彈,再次下落并接觸已經受過沖擊的試樣。對于普通破壞觀察,這一現象可能容易被忽略,但對于需要分析沖擊力、位移、吸收能量以及沖擊過程曲線的儀器化落錘沖擊測試來說,二次沖擊可能直接影響試驗結果。
本文科準測控小編就基于KZ-ITM-6350儀器化落錘沖擊試驗機,圍繞什么是二次沖擊、防二次沖擊裝置如何工作、二次沖擊會影響哪些測試結果,以及落錘沖擊試驗機是否需要配置防二次沖擊裝置進行介紹。
一、什么是落錘沖擊試驗中的二次沖擊?
正常的落錘沖擊過程可以簡單理解為:錘體提升 → 設定沖擊條件 → 錘體釋放 → 撞擊試樣 → 錘體反彈或貫穿試樣。
當錘頭第一次撞擊試樣后,沖擊能量會通過試樣變形、裂紋擴展、斷裂、分層等方式被吸收。如果試樣沒有貫穿,并且仍具有一定回彈能力,錘體在撞擊后可能向上反彈。
如果沒有及時對反彈后的錘體進行限制,錘體受到重力作用還會再次向下運動,重新撞擊試樣。這就是落錘沖擊試驗中常說的二次沖擊。第一次撞擊屬于規定試驗過程,后續再次撞擊通常屬于需要避免的附加沖擊。
二、防二次沖擊裝置是怎么工作的?
防二次沖擊裝置的核心作用并不是阻止錘頭反彈,而是在第一次沖擊正常完成后,阻止反彈后的錘體再次落到試樣上。
整個工作過程通常可以分為幾個階段:
首先,將錘體提升至規定高度,根據錘體質量和試驗條件確定沖擊能量。
隨后釋放錘體,使其沿導向機構向下運動并撞擊試樣。
第一次撞擊結束后,如果錘體發生反彈,防二次沖擊機構及時動作,對反彈后的錘體進行托舉、捕獲或限制,使其不能重新自由下落到試樣表面。
防二次沖擊裝置并不會影響第一次正常沖擊。
三、二次沖擊會對試驗結果產生哪些影響?
1. 試樣損傷程度發生變化
這是最直接的影響。
假設試驗設定的沖擊能量為某一固定值,理論上試樣應該只接受一次規定條件下的撞擊。但如果錘體反彈后再次撞擊,就相當于試樣又受到了一次附加沖擊。
原本第一次沖擊造成的凹坑、裂紋、塑性變形、分層、纖維斷裂或局部破壞都有可能進一步擴大。最終看到的損傷狀態,就不再對應第一次設定沖擊條件。
對于后續還需要進行損傷面積分析、沖擊后性能測試或者不同材料對比的項目,這種影響尤其需要注意。
2. 影響沖擊能量分析
儀器化落錘沖擊試驗不僅關注試樣有沒有被砸壞,還需要分析沖擊過程中能量是如何變化的。
例如使用 KZ-ITM-6350儀器化落錘沖擊試驗機進行測試時,通常需要結合沖擊過程數據分析材料的吸能特性。
如果試樣在第一次沖擊后又受到二次撞擊,就會繼續產生新的變形和損傷,并吸收額外能量。這樣就容易造成最終試樣損傷狀態與原設定單次沖擊能量不再對應。對于需要比較不同材料吸能能力的試驗,這會降低測試數據的可比性。
3. 干擾沖擊力曲線判斷
儀器化落錘沖擊試驗的重要特點,就是能夠記錄整個高速沖擊過程。
在第一次沖擊階段,沖擊力會隨著錘頭與試樣接觸、試樣變形及破壞而發生快速變化。
如果錘體與試樣分離后再次發生接觸,后續數據中可能出現新的載荷變化或額外峰值。
這會增加峰值沖擊力、沖擊持續時間、材料破壞節點以及沖擊響應過程等參數的判斷難度。
尤其是在分析力—時間、力—位移等曲線時,需要明確哪些數據屬于第一次沖擊,哪些屬于后續二次接觸。
所以相比單純觀察試樣是否破壞,儀器化測試對防二次沖擊的要求更高。
4. 影響試驗重復性
落錘沖擊試驗通常不是只測試一個試樣,而是需要對多組試樣進行測試并比較結果。
假設:
第一件試樣只有一次沖擊;
第二件試樣發生一次明顯二次撞擊;
第三件試樣錘頭又發生多次輕微接觸。
那么三件試樣實際經歷的沖擊條件已經不一致。
這樣就可能導致損傷程度不同、沖擊數據離散、試驗結果重復性下降。
因此,KZ-ITM-6350在進行同批材料對比測試時,通過防二次沖擊機構限制錘體再次撞擊,也有利于保持各試樣測試過程的一致性。
四、落錘沖擊試驗機到底需不需要防二次沖擊裝置?
這需要根據測試目的判斷。
如果進行的是單次落錘沖擊測試,需要評價峰值沖擊力、吸收能量、沖擊位移、沖擊過程曲線、損傷狀態、不同材料沖擊性能差異、沖擊后剩余性能等,那么建議設備具備可靠的防二次沖擊功能。因為這類試驗要求分析的是試樣在一次規定沖擊條件下的真實響應,如果第一次沖擊后又出現額外撞擊,就會改變原本的試驗條件。
如果研究目的本身就是進行重復沖擊、多次沖擊或材料累計損傷研究,那么測試人員需要按照規定次數和能量主動進行多次沖擊。這種情況下的“多次沖擊"屬于人為設定的試驗條件,與錘頭第一次撞擊后失控產生的二次沖擊是兩個概念。
以上就是科準測控小編關于落錘沖擊試驗機二次沖擊及防二次沖擊裝置作用的介紹。如果您對落錘沖擊試驗機、KZ-ITM-6350儀器化落錘沖擊試驗機、防二次沖擊裝置、材料沖擊測試等有需求,歡迎聯系科準測控獲取免費技術支持。