砝码法测量摆锤式冲击试验机和戳穿试验机的吸收能量的方法

摘要

本发明公开了一种砝码法测量摆锤式冲击试验机和戳穿试验机的吸收能量的方法，该方法包括如下步骤：测量摆动体力矩                                                步骤、测量初始角步骤、测量砝码校准点的位置步骤、校准砝码对照表的确定步骤与按校准砝码对照表进行检测步骤，本发明的方法降低了测量成本，测量操作简便，可以广泛实施。

主权项

一种砝码法测量摆锤式冲击试验机和戳穿试验机的吸收能量的方法，其特征是该方法包括如下步骤：测量摆动体力矩T_A步骤：首先将标准测力仪清零，在摆动体重心位置附近找一称重点压在标准测力仪上，并使摆动体重心位置与转动轴心保持同一水平，读出标准测力仪示值G_A，然后使用钢直尺测量称重点到转动轴心的距离OA，最后通过公式T_A＝G_A×OA计算得到摆动体力矩T_A；测量初始角步骤：首先将摆动体自由落下，此时摆动体的重心在铅垂线上，将数字倾角仪安装在摆动体靠近铅垂线的任一位置,并清零，然后将摆动体放至初始位置，读出数字倾角仪示值即为初始角；测量砝码校准点的位置步骤：砝码校准点的位置包括砝码校准点到转动轴心的距离和校准角，先使用钢直尺测量砝码校准点到转动轴心的距离，然后将摆动体缓慢落下使砝码校准点在铅垂线上，将数字倾角仪安装在摆动体上并清零，再将摆动体放至初始位置，读出数字倾角仪示值即校准角；校准砝码对照表的确定步骤：两个质点合成重心：质点A的质量为M₁，质点B的质量为M₂，那么质点A、质点B合成重心P点位置一定在AB连线上，且式中：M₁.......................质点A的质量M₂......................质点B的质量PA.......................质点A与合成重心P连线的长度PB.......................质点B与合成重心P连线的长度合成力矩线：O点为转动轴心，A点为摆动体的重心，力矩值为摆动体A点的重力值与OA长度的乘积T_A；B点为校准砝码的重心，力矩值为校准砝码B点的重力值与OB长度的乘积T_B；P点为摆动体A点与校准砝码B点的合成重心；C点是OA连线及延长线上的任意一点，物理意义上就是摆动体的重心变为C点，但摆动体的力矩值不变，OA连线及延长线称之为摆动体的力矩线；D点是校准砝码力矩线OB连线及延长线上的任意一点，Q点是OP连线及延长线与CD的交点；由（1）式得：也即式中：T_A.......................摆动体的力矩值；T_B.......................校准砝码的力矩值；PA.......................摆动体A点与合成重心P连线的长度；PB.......................校准砝码B点与合成重心P连线的长度；OA.......................摆动体A点到O点的长度；OB.......................校准砝码B点到O点的长度；作辅助线GF通过Q点与AB平行，分别过F点、G点作CD的平行线EF和GH，R、S为EF、GH与O、Q连线的交点；所以式中：PA.......................摆动体A点与合成重心P连线的长度PB.......................校准砝码B点与合成重心P连线的长度OA.......................摆动体A点到O点的长度OB.......................校准砝码B点到O点的长度OC.......................摆动体C点到O点的长度OD.......................校准砝码D点到O点的长度QC.......................摆动体C点与交叉点Q连线的长度QD.......................校准砝码D点与交叉点Q连线的长度由（2）式、（3）式得：即式中：T_A.......................摆动体的力矩值；T_B.......................校准砝码的力矩值；QC.......................摆动体C点与交叉点Q连线的长度；QD.......................校准砝码D点与交叉点Q连线的长度；OC.......................摆动体C点到O点的长度；OD.......................校准砝码D点到O点的长度；由于C点的力矩与A点相同，D点的力矩与B点相同，所以由（4）式得Q点不但是OP与CD的交点，又是摆动体C点与校准砝码D点的合成重心，由于C点、D点分别为摆动体力矩线和校准砝码力矩线上的任意一点，所以OP及其延长线为合成力矩线；合成角的确定：合成角为合成力矩线与铅垂线的夹角，令OA＝OB＝1，初始角为α，校准砝码力矩为T_B，校准角为β，求合成角；作辅助线OD垂直于AB，交于D，OD与OP的夹角为θ，令PD＝x，则则则所以式中：γ.......................合成角；α.......................初始角；β.......................校准角；T_A.......................摆动体的力矩值T_B.......................校准砝码的力矩值吸收能量的数学公式：摆动体摆动后，保持OP与OP’与铅垂线的夹角相同，摆动体从A点摆到了A’点，试验机得到了摆动体的能量被吸收的错觉，而试验机的示值就是摆动体在A’点比在A点减少的位能；设吸收能量理论值为ΔωΔω＝T_A(1‑COSα)‑T_A[1‑COS(2γ‑α)]Δω＝T_A[COS(2γ‑α)‑COSα]若设置校准砝码重力值为G，校准距为L，则得：式中，Δω...............吸收能量理论值(J)；T_A...............摆动体力矩值(Nm)；G...............校准砝码重力值(N)；L...............校准距(m)；α...............初始角；β...............校准角；设计一张纸板戳穿试验机校准砝码对照表，该纸板戳穿试验机有4档，摆动体力矩分别为6Nm、12Nm、24Nm、48Nm，初始角α为90°，校准砝码重力值为整数，测得校准距L为265mm，校准角β为35°；按照校准砝码对照表进行检测步骤：读出被测试验机示值并计算示值误差。