使用落锤冲击试验机进行材料冲击性能测试时,锤体从设定高度释放并撞击试样,完成一次冲击后并不一定立即停止。部分材料具有较明显的弹性恢复能力,锤头可能在第一次撞击后发生反弹,再次下落并接触已经受过冲击的试样。对于普通破坏观察,这一现象可能容易被忽略,但对于需要分析冲击力、位移、吸收能量以及冲击过程曲线的仪器化落锤冲击测试来说,二次冲击可能直接影响试验结果。
本文科准测控小编就基于KZ-ITM-6350仪器化落锤冲击试验机,围绕什么是二次冲击、防二次冲击装置如何工作、二次冲击会影响哪些测试结果,以及落锤冲击试验机是否需要配置防二次冲击装置进行介绍。
一、什么是落锤冲击试验中的二次冲击?
正常的落锤冲击过程可以简单理解为:锤体提升 → 设定冲击条件 → 锤体释放 → 撞击试样 → 锤体反弹或贯穿试样。
当锤头第一次撞击试样后,冲击能量会通过试样变形、裂纹扩展、断裂、分层等方式被吸收。如果试样没有贯穿,并且仍具有一定回弹能力,锤体在撞击后可能向上反弹。
如果没有及时对反弹后的锤体进行限制,锤体受到重力作用还会再次向下运动,重新撞击试样。这就是落锤冲击试验中常说的二次冲击。第一次撞击属于规定试验过程,后续再次撞击通常属于需要避免的附加冲击。
二、防二次冲击装置是怎么工作的?
防二次冲击装置的核心作用并不是阻止锤头反弹,而是在第一次冲击正常完成后,阻止反弹后的锤体再次落到试样上。
整个工作过程通常可以分为几个阶段:
首先,将锤体提升至规定高度,根据锤体质量和试验条件确定冲击能量。
随后释放锤体,使其沿导向机构向下运动并撞击试样。
第一次撞击结束后,如果锤体发生反弹,防二次冲击机构及时动作,对反弹后的锤体进行托举、捕获或限制,使其不能重新自由下落到试样表面。
防二次冲击装置并不会影响第一次正常冲击。
三、二次冲击会对试验结果产生哪些影响?
1. 试样损伤程度发生变化
这是最直接的影响。
假设试验设定的冲击能量为某一固定值,理论上试样应该只接受一次规定条件下的撞击。但如果锤体反弹后再次撞击,就相当于试样又受到了一次附加冲击。
原本第一次冲击造成的凹坑、裂纹、塑性变形、分层、纤维断裂或局部破坏都有可能进一步扩大。最终看到的损伤状态,就不再对应第一次设定冲击条件。
对于后续还需要进行损伤面积分析、冲击后性能测试或者不同材料对比的项目,这种影响尤其需要注意。
2. 影响冲击能量分析
仪器化落锤冲击试验不仅关注试样有没有被砸坏,还需要分析冲击过程中能量是如何变化的。
例如使用 KZ-ITM-6350仪器化落锤冲击试验机进行测试时,通常需要结合冲击过程数据分析材料的吸能特性。
如果试样在第一次冲击后又受到二次撞击,就会继续产生新的变形和损伤,并吸收额外能量。这样就容易造成最终试样损伤状态与原设定单次冲击能量不再对应。对于需要比较不同材料吸能能力的试验,这会降低测试数据的可比性。
3. 干扰冲击力曲线判断
仪器化落锤冲击试验的重要特点,就是能够记录整个高速冲击过程。
在第一次冲击阶段,冲击力会随着锤头与试样接触、试样变形及破坏而发生快速变化。
如果锤体与试样分离后再次发生接触,后续数据中可能出现新的载荷变化或额外峰值。
这会增加峰值冲击力、冲击持续时间、材料破坏节点以及冲击响应过程等参数的判断难度。
尤其是在分析力—时间、力—位移等曲线时,需要明确哪些数据属于第一次冲击,哪些属于后续二次接触。
所以相比单纯观察试样是否破坏,仪器化测试对防二次冲击的要求更高。
4. 影响试验重复性
落锤冲击试验通常不是只测试一个试样,而是需要对多组试样进行测试并比较结果。
假设:
第一件试样只有一次冲击;
第二件试样发生一次明显二次撞击;
第三件试样锤头又发生多次轻微接触。
那么三件试样实际经历的冲击条件已经不一致。
这样就可能导致损伤程度不同、冲击数据离散、试验结果重复性下降。
因此,KZ-ITM-6350在进行同批材料对比测试时,通过防二次冲击机构限制锤体再次撞击,也有利于保持各试样测试过程的一致性。
四、落锤冲击试验机到底需不需要防二次冲击装置?
这需要根据测试目的判断。
如果进行的是单次落锤冲击测试,需要评价峰值冲击力、吸收能量、冲击位移、冲击过程曲线、损伤状态、不同材料冲击性能差异、冲击后剩余性能等,那么建议设备具备可靠的防二次冲击功能。因为这类试验要求分析的是试样在一次规定冲击条件下的真实响应,如果第一次冲击后又出现额外撞击,就会改变原本的试验条件。
如果研究目的本身就是进行重复冲击、多次冲击或材料累计损伤研究,那么测试人员需要按照规定次数和能量主动进行多次冲击。这种情况下的“多次冲击"属于人为设定的试验条件,与锤头第一次撞击后失控产生的二次冲击是两个概念。
以上就是科准测控小编关于落锤冲击试验机二次冲击及防二次冲击装置作用的介绍。如果您对落锤冲击试验机、KZ-ITM-6350仪器化落锤冲击试验机、防二次冲击装置、材料冲击测试等有需求,欢迎联系科准测控获取免费技术支持。