CN106950124B - 一种评估碰撞过程中最大冲力的方法 - Google Patents
一种评估碰撞过程中最大冲力的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106950124B CN106950124B CN201710159588.9A CN201710159588A CN106950124B CN 106950124 B CN106950124 B CN 106950124B CN 201710159588 A CN201710159588 A CN 201710159588A CN 106950124 B CN106950124 B CN 106950124B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- sensitive element
- block
- sliding block
- measured
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 21
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 44
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 7
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 3
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims description 3
- 230000001934 delay Effects 0.000 claims description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- TVEXGJYMHHTVKP-UHFFFAOYSA-N 6-oxabicyclo[3.2.1]oct-3-en-7-one Chemical compound C1C2C(=O)OC1C=CC2 TVEXGJYMHHTVKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000272525 Anas platyrhynchos Species 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 235000014347 soups Nutrition 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/30—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying a single impulsive force, e.g. by falling weight
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明公开了一种评估碰撞过程中最大冲力的方法，包括第一光电耦合器、第二光电耦合器和计时器，所述第一光电耦合器包括第一光源和第一光敏元件，第二光电耦合器包括第二光源和第二光敏元件，第一光电耦合器和第二光电耦合器均连接至计时器，测试件穿过第一光电耦合器和第二光电耦合器产生的脉冲信号作为计数器的闸门，得到计数值Nx，第一光电耦合器的第二光电耦合器距离为定距L。本发明装置结构简单，通过两个光电式耦合器就可以评估待测物体的强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种评估碰撞过程中最大冲力的方法，可以用于评估物体的临界击穿冲力，例如子弹击穿头盔的临界值。
背景技术
在牛顿碰撞定律与弹性力学的基础上，本发明利用测试件在碰撞前后的运动速度，来间接测量碰撞时间和最大冲力。最大冲力达1010N量级，而碰撞时间仅为us量级，理论上的基本方程表明，只要能测出测试件在碰撞前后的速度，就可间接推算出碰撞时间和最大冲力。
冲量是碰撞过程中冲力与时间的积分量。在两个物体数10us的碰撞过程中，冲力由零升至最大又回复至零，要想定量而且精准地测量并记录到冲量的瞬变信息，并非易事，然而这一技术领域在国防装备工业中却是至关重要的。传统的冲量测试技术，往往是基于冲量与动量变化的规律借助于压电式测振传感器和复杂而昂贵的辅助设备，实现对冲量的间接测量。
本发明分析了这些基本方程的适用条件，并设计了以开放式光耦来测量测试件速度及其附件装置。实验结果表明，基准确度的评估值，可控为个位数，从而为碰撞冲量测量提供了一种简便的新途径。
发明内容
根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种评估碰撞过程中最大冲力的方法，通过用测试件来撞击待测件，通过数学运算的方法，求解出瞬间的碰撞力，可用于评估物体的强度。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种评估碰撞过程中最大冲力的方法，所述方法应用于评估碰撞过程中最大冲力的装置，所述装置包括框体、后挡板、电机转轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一转轴、第一滑轨、第一绕线轮、第一固定块、第一滑块、第一光源、第二滑块、第二光源、凹型支架、电机、第二固定块、第二光敏元件、第一轴承座、第二绕线轮、第二轴承座、第一拉绳、第二拉绳、第一弹簧、第二滑轨、第二弹簧、第三滑块、第一光敏元件、第四滑块和计时器，框体的前后侧壁中心位置固定设置有凹型支架，凹型支架的右侧固定设置有电机，电机的电机转轴上固定连接有第一锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，第二锥齿轮连接第一转轴，第一转轴两端分别连接第一轴承座和第二轴承座，第一转轴上固定设有第一绕线轮，框体的前侧壁上以螺栓连接的方式固定连接有第一滑轨，第一滑轨上嵌有第一滑块和第二滑块，第一滑块上设置有第一光源，第二滑块上设置有第二光源，第一拉绳的一端连接至第一绕线轮，另一端连接第一滑块和第二滑块，第二滑块的侧壁上连接有拉力弹簧，拉力弹簧另一端连接第一固定块，后挡板与框体的前侧壁铰链连接，第一转轴的另一端固定设有第二绕线轮，框体的后侧壁上以螺栓连接的方式固定连接有第二滑轨，第二滑轨上嵌有第三滑块和第四滑块，第三滑块上设置有第一光敏元件，第四滑块上设置有第二光敏元件，第二拉绳的一端连接至第二绕线轮，另一端连接第三滑块和第四滑块，第四滑块的一侧壁上连接有第二弹簧，第二弹簧另一端连接第二固定块，框体的后侧壁末端与后挡板活动连接，第一光敏元件和第二光敏元件均连接至计时器，测试件穿过第一光敏元件和第二光敏元件产生的脉冲信号作为计数器的闸门，得到计数值Nx，第一光敏元件与第二光敏元件距离为定距L；所述方法包括如下步骤：
步骤一：将待测的物体受力面放置在第一光敏元件与第二光敏元件的右侧；
步骤二：将测试件以一定的速度撞击待测的物体，先经过第一光敏元件，然后经过第二光敏元件，与待测的物体撞击后，再依次经过第二光敏元件和第一光敏元件，求解两次经过第一光敏元件和第二光敏元件的延时和v10和v1，其中，v10为测试件撞击待测的物体前的速度，v1为测试件撞击待测的物体后的速度，为发生碰撞前经过第一光敏元件和第二光敏元件之间路程的时间，为发生碰撞后经过第一光敏元件和第二光敏元件之间路程的时间；
步骤三：根据测试得出的v10和v1求解恢复系数e、最大冲力Fmax和碰撞接触时间τc。
作为一种优选实施方式，所述步骤二中延时和v10和v1的具体测试方法为：当测试件两次越过第一光敏元件和第二光敏元件后，分别产生两个延时为和的脉冲信号，让脉冲信号作为计时器的闸门，可得到计数值Nx， 其中，Nx1和Nx2分别为撞击前的计数值和撞击后的计数值，τ0为计时时钟脉宽。
作为一种优选实施方式，所述步骤三中最大冲力Fmax的求解方法为： 其中，n为测试件与待测的物体的平均材料形体常数，M为测试件和待测的物体的折算质量，其中，m1为测试件的质量，m2为待测的物体质量。
作为一种优选实施方式，所述步骤三中恢复系数e的求解方法为：其中，m1为测试件的质量，m2为待测的物体质量。
作为一种优选实施方式，所述步骤三中碰撞接触时间τc的求解方法具体为：
作为一种优选实施方式，所述第一光敏元件与第二光敏元件距离为定距L＝10cm。
本发明有益效果是:(1)本发明的检测装置的开放式光电耦合器可以实现同时移动，且保持相互间距不动；(2)垫台为光滑平面，与待测件摩擦力小，其影响可以忽略不计；(3)本发明装置结构简单，通过两个光电式耦合器就可以评估待测物体的强度。
附图说明
下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1是本发明的具体实施方式的碰撞解析图。
图2是本发明的具体实施方式的F、δ的变化趋势和其极值时间。
图3是本发明的具体实施方式的v1(t)、v2(t)变化趋势。
图4是本发明的具体实施方式的开放式光电耦合器布置示意图。
图5是本发明的具体实施方式的延时为t的两个脉冲信号可转化为脉宽信号。
图6是本发明的具体实施方式的检测装置的结构示意图。
其中，1-框体，2-后挡板，3-垫台，4-电机转轴，5-第一锥齿轮，6-第二锥齿轮，7-第一转轴，8-第一滑轨，9-第一绕线轮，10-第一固定块，11-第一滑块，12-第一光源，13-第二滑块，14-第二光源，15-凹型支架，16-电机，17-第二固定块，18-第二光敏元件，19-第一轴承座，20-第二绕线轮，21-第二轴承座，22-第一拉绳，23-第二拉绳，24-第一弹簧，25-第二滑轨，26-第二弹簧，27-第三滑块，28-第一光敏元件，29-第四滑块，30-第二固定块，31-第二光敏元件。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图4和6所示，为本发明的测试冲力装置的结构示意图，包括第一光电耦合器和第二光电耦合器，第一光电耦合器和第二光电耦合器的定距是L，光电耦合器分别包括光敏元件和光源，测试件以一定的速度从第一光电耦合器的左侧向右运动，经过第二光电耦合器后与待测物体发生碰撞反弹，再依次经过第二光电耦合器和第一光电耦合器。本发明利用牛顿碰撞定律与弹性力学规律相结合，分析与讨论了碰撞过程的基本方程及其适用条件，从而设计出简便的测速装置和实验验证方法，为冲量测试新技术提供了有益的借鉴。
如图6所示，为本发明的测试装置的结构示意图，包括框体1、后挡板2、垫台3、电机转轴4、第一锥齿轮5、第二锥齿轮6、第一转轴7、第一滑轨8、第一绕线轮9、第一固定块10、第一滑块11、第一光源12、第二滑块13、第二光源14、凹型支架15、电机16、第二固定块17、第二光敏元件18、第一轴承座19、第二绕线轮20、第二轴承座21、第一拉绳22、第二拉绳23、第一弹簧24、第二滑轨25、第二弹簧26、第三滑块27、第一光敏元件28、第四滑块29。
框体1的前后侧壁中心位置固定设置有凹型支架15，凹型支架15的右侧固定设置有电机16，电机16的电机转轴4上固定连接有第一锥齿轮5，第一锥齿轮5与第二锥齿轮6啮合，第二锥齿轮6连接第一转轴7，第一转轴7两端分别连接第一轴承座19和第二轴承座21，第一转轴7上固定设有第一绕线轮9，框体1的前侧壁上以螺栓连接的方式固定连接有第一滑轨8，第一滑轨8上嵌有第一滑块11和第二滑块13，第一滑块11上设置有第一光源12，第二滑块13上设置有第二光源14，第一拉绳22的一端连接至第一绕线轮9，另一端连接第一滑块11和第二滑块13，第二滑块13的一侧壁上连接有拉力弹簧24，拉力弹簧24另一端连接第一固定块10。后挡板2与框体1的前侧壁铰链连接。
第一转轴7的另一端固定设有第二绕线轮20，框体1的后侧壁上以螺栓连接的方式固定连接有第二滑轨25，第二滑轨25上嵌有第三滑块27和第四滑块29，第三滑块27上设置有第一光敏元件28，第四滑块29上设置有第二光敏元件18，第二拉绳23的一端连接至第二绕线轮20，另一端连接第三滑块27和第四滑块29，第四滑块29的一侧壁上连接有第二弹簧26，第二弹簧26另一端连接第二固定块17。框体1的后侧壁末端与后挡板2活动连接。
垫台3设置在电机16的右侧位置。
下文具体阐述以上测试装置测试碰撞冲量的原理：
1.两球体对心碰撞的基本方程
1.1 动量守恒定律，在两球体上施加的总外力为零的条件下，两球体碰撞前后的动量之和满足m1v10+m2v20＝m1v1+m2v2 (1)。
式中m1(kg)为测试件的质量，约为10-2kg。m2(kg)为被测物体的质量。
v10(m/s)为测试件碰前的速度，约为400-500m/s。v20(m/s)为被测物体碰前速度，在本发明后续讨论中均假设v20＝0。v1为测试件碰后速度，v2为被测物体碰后速度，此时基本方程(1)变成m1v10＝m1v1+m2v2 (2)。
方程(1)和(2)应满足在两球体对碰中所施加的外力，主要指摩擦阻力为零。对测试件而言，选用体积小运动速度高的物件，例如子弹，空气的摩擦阻力可以忽略，而对被测物体m2的支撑应保证被测物体安装平台与支撑平面间的摩擦力较小。本发明中选择钢化玻璃与滚动轴承外钢圈之间的支撑，故与巨大的冲力相比，外力为零的条件容易满足，有益于推算的准确性。
1.2 牛顿碰撞定律：在实际的碰撞过程中，完全的弹性碰撞是不存在的，总存在能量损耗，系统的机械能并不守恒，牛顿提出了恢复系数的概念。
式中分母为碰前相撞近的速度，分子为碰后分离的速度，e的取值范围为0<e<1。对于v20＝0的设定，(3)式可写成
如果e＝1，即v2-v1＝v10，此时机械能在碰撞前后守恒，称为完全弹性碰撞，实际情况均为e≤1即非弹性碰撞。联立(2)和(4)式可得：
和
1.3 两球对心碰撞中球面挤压变形与球心距的变化关系：
参见图1，图1中a为碰前球心距为Δ0，图1中b表示碰后，球心O1以v1运动，O2以v2运动，球心距因挤压变形而变化为Δ，则球心距的变化增量为dδ,显见，
dδ＝Δ-Δ0＝v1·dt-v2·dt (7)
即
1.4 弹性变形与弹力的关系
根据弹性力学在两球对心非弹性碰撞中的讨论，其应力与应变的关系积分量的表达式为：
式中R1(m)球1的半径，R2(m)球2的半径，u两球的泊松比，E(N/m2)为两球的弹性模量，(9)也可改写成简单形式：
F＝n·δ3/2 (10)
式中n为材料常数，
n在后面讨论中可视为已知常数，其量纲为在不同材料的物体碰撞时，采用平均值计算。
由(9)式可知，无论是弹力F或变形δ都是时变函数，其变化过程如图2所示，图中表示了F(t)和δ(t)的变化趋势和发生极值的时间τm点，而整个碰撞过程的全部时间为τc。
1.5 两球碰撞后的速度变化趋势，在整个碰撞过程中，由(5)和(6)式v1＝v1(t),和v2＝v2(t)都是时变函数，其变化趋势如图3所示，图中v1(t)从v10下降至与v2(t)相交在τm时刻，然后继续下降至0，再进入负区直至τc时刻，最后保持v1(τc).v2(t)则v2(t)＝0，逐渐上升至τm时刻与v1(t)相交，最后稳定在v2(τc).曲线③则为vδ(t)＝v1(t)-v2(t).本文的目的不在于求解v1(t)和v2(t)的具体的函数式，而是关注几个关键时间节点的函数值，其中在时间轴起点的O点有v10，v20和v1(o)-v2(o)，在时间节点τm，有A点v1(τm)＝v2(τm)，因此在C点vδ(τm)＝0，而在时间节点B则表示v1(t)开始反向，由正区转向负区，最后在时间轴τc上分别标出了碰撞后的v1(τc)，v2(τc)和vδ(τc).
2.根据基本方程求解δmax和Fmax
2.1 求解δmax和Fmax，根据冲量与动量变化定理，可得：
式中，和为两球之间因碰撞压缩而产生的弹力，是一对作用力和反作用力，其大小相等方向则相反，分别作用于球1和球2，将上式写成标量形式则为：
引用(8)式
作两边对t求导得：
将(14)-(15)并与(16)联立可得
式中，称为两球的折算质量。
将上式中的F并利用(10)替换为δ后可得二阶微分方程
利用积分法降阶可求出，当即vδ＝v1-v2＝0时，δ(t)出现极值，于是得：
再利用(10)式得：
2.2 求解碰撞时间τc,
图1和图2表示整个碰撞过程，分为变量的上升阶段和下降阶段两个过程，因此总碰撞时间包括0→τm和τm→τc两部分，利用(18)积分降阶，可得：
通过参数变换和积分可得
即
上式表明第一阶段碰撞时间与m1的初速度v10的次方成正比，而在碰撞过程的第二时段t2＝τm→τc,因非理想弹性碰撞中的能量损耗要比第一时段稍长，式(22)应修正为：
而总的碰撞时间：
式中，e为两球对心碰撞时的恢复系数，e的实际大小接近于1而稍小于1。利用(5)式可知，只要能测出v10和v2即可推算出τc。
3、测试装置设计
3.1 从上节基本方程和延伸的公式可知，只要让实验测试装置能测出v10和v1，前者为m1碰前的初速度，后者则为m1的碰后反弹速度v1，就能完整的得到：
和
并且e值可通过(5)算出
当m2＞＞m1时，上式可简化为
3.2 速度测量装置
本设计中测量v10和v1合用同一个开放式光电耦合器，为把v10信号和v1信号转变为光脉冲信号，子弹穿过两个定距10cm的开放式光耦后，可产生两个光脉冲信号。见图4，第一光源和第一光敏元件组成第一个开放式光电耦合器，第二光源和第二光敏元件则组成第二个光电耦合器。
设子弹穿越定距L所需时间为t，则其平均速度为
即所测速度与穿越时间t成反比，当子弹越过两个光敏元件后，将分别产生两个延时为t的脉冲信号，如图5所示，如让脉冲信号作为计时器的闸门，便可得到计数值Nx
式中，τ0(μs)为计时时钟脉宽，于是有t＝Nx·τ0m/s (30)
从而可按(28)式算出v10和v1。
本发明的检测装置工作原理为：将测试件放置在凹型支架15位置，被测试的物体放置在垫台3位置，垫台3为光滑平面，设置在第一滑块11和第二滑块13上的第一光源12和第二光源14为定距，相对应的，第一光敏元件28和第二光敏元件31也为定距，与第一光源12和第二光源14对应设置。电机16转动时，通过一对锥齿轮带动第一转轴7转动，第一转轴7通过拉绳和弹簧使滑块上的光源和光敏元件同时向左或者向右运动。来调节开放式光电耦合器与被测试的物体之间的距离，也即调整测试精度，在一定范围内，可以近似认为反弹的测试件为反方向返回，用来评估碰撞过程中的冲力。
本发明基于弹性力学和碰撞理论的基本方程，提供了测试件与物体碰撞时的冲量测量的简便方法。本发明解析所得最大冲击力示于公式(20)，式中M为测试件和物体的折算质量，n为测试体的材料和形体常数，在不同材料物体碰撞时，采用两者的平均值，通过公式(11)近似求出材料和形体常数，通过本发明的测试方法，可得到碰撞时间、碰撞最大力的基准确度的评估值，可控为个位数，可作为评价瓷器的抗震能力，v10为碰撞接触前的子弹速度，整个碰撞接触时间示于公式(24)，恢复系数e示于公式(27)，v1为子弹回弹速度。对v10和v1的实际测量装置示于图4，装置设置简单，实施方便。
上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种评估碰撞过程中最大冲力的方法，其特征在于：所述方法应用于评估碰撞过程中最大冲力的装置，所述装置包括框体、后挡板、电机转轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一转轴、第一滑轨、第一绕线轮、第一固定块、第一滑块、第一光源、第二滑块、第二光源、凹型支架、电机、第二固定块、第二光敏元件、第一轴承座、第二绕线轮、第二轴承座、第一拉绳、第二拉绳、第一弹簧、第二滑轨、第二弹簧、第三滑块、第一光敏元件、第四滑块和计时器，框体的前后侧壁中心位置固定设置有凹型支架，凹型支架的右侧固定设置有电机，电机的电机转轴上固定连接有第一锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，第二锥齿轮连接第一转轴，第一转轴两端分别连接第一轴承座和第二轴承座，第一转轴上固定设有第一绕线轮，框体的前侧壁上以螺栓连接的方式固定连接有第一滑轨，第一滑轨上嵌有第一滑块和第二滑块，第一滑块上设置有第一光源，第二滑块上设置有第二光源，第一拉绳的一端连接至第一绕线轮，另一端连接第一滑块和第二滑块，第二滑块的侧壁上连接有拉力弹簧，拉力弹簧另一端连接第一固定块，后挡板与框体的前侧壁铰链连接，第一转轴的另一端固定设有第二绕线轮，框体的后侧壁上以螺栓连接的方式固定连接有第二滑轨，第二滑轨上嵌有第三滑块和第四滑块，第三滑块上设置有第一光敏元件，第四滑块上设置有第二光敏元件，第二拉绳的一端连接至第二绕线轮，另一端连接第三滑块和第四滑块，第四滑块的一侧壁上连接有第二弹簧，第二弹簧另一端连接第二固定块，框体的后侧壁末端与后挡板活动连接，第一光敏元件和第二光敏元件均连接至计时器，测试件穿过第一光敏元件和第二光敏元件产生的脉冲信号作为计数器的闸门，得到计数值Nx，第一光敏元件与第二光敏元件距离为定距L；所述方法包括如下步骤：
步骤一：将待测的物体受力面放置在第一光敏元件与第二光敏元件的右侧；
步骤二：将测试件以一定的速度撞击待测的物体，先经过第一光敏元件，然后经过第二光敏元件，与待测的物体撞击后，再依次经过第二光敏元件和第一光敏元件，求解两次经过第一光敏元件和第二光敏元件的延时和v10和v1，其中，v10为测试件撞击待测的物体前的速度，v1为测试件撞击待测的物体后的速度，为发生碰撞前经过第一光敏元件和第二光敏元件之间路程的时间，为发生碰撞后经过第一光敏元件和第二光敏元件之间路程的时间；
步骤三：根据测试得出的v10和v1求解恢复系数e、最大冲力Fmax和碰撞接触时间τc；
所述步骤三中最大冲力Fmax的求解方法为：其中，n为测试件与待测的物体的平均材料形体常数，M为测试件和待测的物体的折算质量，其中，m1为测试件的质量，m2为待测的物体质量；
所述步骤三中恢复系数e的求解方法为：其中，m1为测试件的质量，m2为待测的物体质量；
所述步骤三中碰撞接触时间τc的求解方法具体为：
2.根据权利要求1所述的评估碰撞过程中最大冲力的方法，其特征在于，所述步骤二中延时和v10和v1的具体测试方法为：当测试件两次越过第一光敏元件和第二光敏元件后，分别产生两个延时为和的脉冲信号，让脉冲信号作为计时器的闸门，可得到计数值Nx，其中，Nx1和Nx2分别为撞击前的计数值和撞击后的计数值，τ0为计时时钟脉宽。
3.根据权利要求1所述的评估碰撞过程中最大冲力的方法，其特征在于，所述第一光敏元件与第二光敏元件距离为定距L＝10cm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710159588.9A CN106950124B (zh) | 2017-03-17 | 2017-03-17 | 一种评估碰撞过程中最大冲力的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710159588.9A CN106950124B (zh) | 2017-03-17 | 2017-03-17 | 一种评估碰撞过程中最大冲力的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106950124A CN106950124A (zh) | 2017-07-14 |
| CN106950124B true CN106950124B (zh) | 2019-04-19 |
Family
ID=59472131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710159588.9A Active CN106950124B (zh) | 2017-03-17 | 2017-03-17 | 一种评估碰撞过程中最大冲力的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106950124B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5582031A (en) * | 1978-12-14 | 1980-06-20 | Shimadzu Corp | Test unit for collision simulation |
| JPS62124436A (ja) * | 1985-11-26 | 1987-06-05 | Masao Nakamura | 衝撃硬さ試験方法及びそれに用いる衝撃硬さ試験装置 |
| CN1651893A (zh) * | 2004-12-15 | 2005-08-10 | 上海大学 | 防护具高速粒子冲击测试仪检测装置 |
| CN104237032A (zh) * | 2014-10-10 | 2014-12-24 | 绍兴明透装甲材料有限责任公司 | 子弹冲力在线检测仪 |
-
2017
- 2017-03-17 CN CN201710159588.9A patent/CN106950124B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5582031A (en) * | 1978-12-14 | 1980-06-20 | Shimadzu Corp | Test unit for collision simulation |
| JPS62124436A (ja) * | 1985-11-26 | 1987-06-05 | Masao Nakamura | 衝撃硬さ試験方法及びそれに用いる衝撃硬さ試験装置 |
| CN1651893A (zh) * | 2004-12-15 | 2005-08-10 | 上海大学 | 防护具高速粒子冲击测试仪检测装置 |
| CN104237032A (zh) * | 2014-10-10 | 2014-12-24 | 绍兴明透装甲材料有限责任公司 | 子弹冲力在线检测仪 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106950124A (zh) | 2017-07-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hastie | Experimental measurement of the coefficient of restitution of irregular shaped particles impacting on horizontal surfaces | |
| Chadli et al. | A new instrument for punch analysis in boxing | |
| JP2008224632A (ja) | 落錘式衝撃試験機を用いた衝撃吸収エネルギーの測定方法および落錘式衝撃試験機 | |
| CN102657533A (zh) | 一种跌倒检测方法、跌倒检测装置和手腕式设备 | |
| CN106950124B (zh) | 一种评估碰撞过程中最大冲力的方法 | |
| CN106324097A (zh) | 一种基于声波传感测定材料碰撞恢复系数的方法 | |
| CN108489652A (zh) | 第三轨与受流器之间接触力的确定方法及装置 | |
| CN106526233A (zh) | 一种加速度传感器 | |
| CN211719128U (zh) | 一种用于惯性实验的模型 | |
| CN206583596U (zh) | 一种评估碰撞过程中最大冲力的装置 | |
| CN106885743B (zh) | 一种陶瓷器皿强度检测装置及方法 | |
| CN105769225B (zh) | 基于多方向扰动力矩的精确抓握功能定量评估装置及方法 | |
| CN206804453U (zh) | 一种瓷器碰撞测试装置 | |
| CN106289961A (zh) | 一种基于声波传感测定材料碰撞恢复系数的装置 | |
| CN104777003B (zh) | 导向机构以及具有该导向机构的平板式制动检验台 | |
| CN206479265U (zh) | 一种双立柱测试推拉力计 | |
| CN102446443A (zh) | 牛顿第二定律实验仪 | |
| CN213070273U (zh) | 一种用于验证滚动摩擦力或微小恒力动能定理的装置 | |
| CN103280142A (zh) | 一种探究演示动量定理的实验装置 | |
| CN205899885U (zh) | 一种带数显的最速降线演示仪 | |
| CN201160852Y (zh) | 手脚冲击力测试装置 | |
| CN206115812U (zh) | 物体碰撞用物理实验装置 | |
| CN216119198U (zh) | 基于智能手机的动量守恒实验装置 | |
| Zhao et al. | The study of vehicle load monitoring system | |
| CN112863308B (zh) | 验证牛顿三大定律的实验装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210622 Address after: Room d006, 2nd floor, building 3, high tech entrepreneurship service center, 82 Huayuan West Road, Chuzhou City, Anhui Province 239000 Patentee after: ANHUI SIJIN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 241000 No.24 Wenchang West Road, Yijiang District, Wuhu City, Anhui Province Patentee before: ANHUI BUSINESS College |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240327 Address after: No. 180 Langya Road, Chuzhou City, Anhui Province, 239000 (West 4th Floor, Chuzhou Grand Theater) Patentee after: Chuzhou Modern Industry Investment and Development Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: Room d006, 2nd floor, building 3, high tech entrepreneurship service center, 82 Huayuan West Road, Chuzhou City, Anhui Province 239000 Patentee before: ANHUI SIJIN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Country or region before: China |