衝擊試驗原理
一固定的位能,將其釋放後,位能全部變成動能,衝斷試片後,一依據能量不滅定律,將擺錘升至h1高度,則具有部份動能被試片吸收,一部份則轉換成位能將重錘擺高至h2。
假設
W=擺錘重量
R=擺錘迴轉中心至重心距離
α=擺重預定落下位置的角度
β=衝擊試片後,擺錘自由上升的角度
ψ=無試片時擺錘由α角落下後之上昇角度
θ=無試片時擺錘上升至β角時所落下之角度
ω=試片重量
V=衝擊完了擺錘瞬間速度
擺錘原有位能=Wh1=WR(1-cosα)
擺錘餘留位能=Wh2=WR(1-cosβ)
擺錘落下時的摩阻損失=WR/2(cosψ-cosα)
擺錘上升時摩阻損失=WR/2(cosβ-cosθ)
擺錘開始撞擊瞬間能量=WR(1-cosα)
-WR/2(cosψ-cosα)=WR/2(2-cosα-cosφ)
擺錘撞擊完了瞬間能量=WR(1-cosβ)+ WR/2(cosβ-cosθ)=WR/2(2-cosβ-cosθ)
擺錘撞擊完了瞬間動能=WV2/2g=WR/2(2-cosβ-cosθ)
假設試片被破斷後跳出速度與擺錘瞬間速度V相同
則試片之動能=wV2/2g=Wr/2g(2-cosβ-cosθ)
故試片破斷所吸收能量為:
WR/2(2-cosα-cosψ
)-WR/2(2-cosβ-cosθ)
-WR/2(2-cosβ-cosθ )=WR/2(cosβ+cosθ-cosα-cosψ)
-WR/2(2-cosβ-cosθ )
若略去試片之動能及摩阻力,則吸收能量的進似值:
△E=WR(cosβ-cosα)
上式中W、R、α皆為已知數,所以只要由儀表上讀出β值,即可
求出吸收能量。以此能量除以試片之斷面積A即為衝擊值I:
I=△E/A(
㎏-m/cm2
)