落锤冲击试验机工作原理

落锤式冲击试验机一次冲击试验过程如下: 安装好试验试样，设定冲击高度等试验参数，启动试验机，提锤横梁下落，丝杠反转，落锤上升，落锤到达预定位置，释放落锤， 落锤冲击试样，自动捕捉落锤，检查试验试样。电机通过同步带轮组驱动丝杠转动，因丝杠螺母联接在提锤横梁上，从而带动提锤横梁上下运动，横梁进而携带落锤上升。根据已设定的脉冲步距和丝杠螺距，由光电编码器测出转动脉冲数，即可将锤提升至设定高度。释放落锤，锤体自由下落冲击试样。当冲击头冲击试样后，与整个锤体联接部分一起反弹，然后捕捉套进入捕捉架直到把导向套卡住，*锤体落在捕捉架上。

自动捕捉落锤过程如下: 落锤提升时，启动电磁铁， 带动捕捉套同时上升，释放落锤的同时断开电磁铁，待冲击试样时，锤头先碰撞试样后反弹，锤体反弹速度必然小于，此时捕捉套与导向套分离，捕捉套继续下落，然后捕捉套下端开始进入捕捉架内，捕锤动作开始，直至锥形捕捉套卡紧于导向套和导向立柱，*整个锤体卡在捕捉架上。当继续进行试验时，锤体已被捕捉套卡紧，此时，启动底部气缸，即可推动导向套与捕捉套，进而提升至下一次试验所需高度。

推荐使用设备：CLC-AI仪器化落锤冲击试验机

仪器概述：

本试验机主要测试材料的抗冲击能力,即通过一定质量的锤头在一定的高度自由下落对试样进行冲击,通过高速率同步采集锤头对试样冲击接触后的数据,分析试样的抗冲击能力及试样的损坏和断裂状态。

我公司生产的复合材料落锤冲击试验机，采用新的传感器测控技术，能够实时采集落锤冲击板过程中的速度随时间变化曲线，利用瞬时大冲击速度和大反弹速度计算冲击动能和材料损伤时吸收的能量，通过软件数据分析，得到冲击载荷和和冲击点位移随时间变化曲线。

本复合材料落锤冲击试验机可以通过软件进行数据分析：大冲击力、大冲击能量、大冲击速度、材料吸收能量及损伤耗散能量、损伤临界点及韧脆转变点…….

近期我司新推出升了仪器化复合材料落锤冲击试验机产品，产品介绍如下：

关于“仪器化复合材料落锤冲击试验机”新品发布的介绍

一、主要适用范围及功能：

本试验机主要测试材料的抗冲击能力,即通过一定质量的锤头在一定的高度自由下落对试样进行冲击,通过高速率同步采集锤头对试样冲击接触后的数据,分析试样的抗冲击能力及试样的损坏和断裂状态。

我公司生产的复合材料落锤冲击试验机，采用新的传感器测控技术，能够实时采集落锤冲击板过程中的速度随时间变化曲线，利用瞬时大冲击速度和大反弹速度计算冲击动能和材料损伤时吸收的能量，通过软件数据分析，得到冲击载荷和和冲击点位移随时间变化曲线。

本复合材料落锤冲击试验机可以通过软件进行数据分析：大冲击力、大冲击能量、大冲击速度、材料吸收能量及损伤耗散能量、损伤临界点及韧脆转变点…….

二、仪器优势说明

水平校准：主机可以水平调整，保证落锤的垂直度

数据有效：同时安装有冲击力传感器和加速度传感器，动态显示双趋势冲击图，对测试数据进行有效对比，便于对测试数据的有效性，进行判定

三维图形：能够对冲击点进行三维立体梯形模拟展示，更形象和直观

冲击形变：能够对锤头冲击试样过程中，对试样的冲击形变，进行模拟影像回放，并可以计算出形变量数值

冲击速度：冠测自主开发的采集冲击速度光栅，响应时间0.5μs（市场上现有产品，响应时间无法满足测试需求）

数据采集：数据采集卡直接采集传感器的mv电压信号，采集速度更快，精度更高（如经过放大器后采集，会有延时，信号会失真）

核心部件：高速数据采集卡，美国NI，保证数据的稳定性和可靠性

冲击方式：可按冲击能量、冲击高度、冲击速度三种方式可选

公司所供产品均按照标准化研发 、严格测试并检验合格后才出厂的，质量和服务优质，质优价廉。  

公司真诚欢迎全国朋友来电来函洽谈业务！！并预祝合作愉快！！可根据客户的不同需求开发标准、非标准设备  

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北京冠测精电仪器设备有限公司

2022年12月1日

影响因素

受面外落锤冲击层压板试样的响应与很多因素有关，如层压板厚度、单层厚度、铺层 顺序、环境条件、几何形状、冲击头质量、撞击头几何尺寸、冲击速度、冲击能量和边界 条件。从而，除非采用相同的试验构型、试验条件和层压板构型，否则不能对材料进行比 较。因此在试验结果中要报告与标准试验构型的所有差别。

材料与试样的制备一差的材料制造操作方法、对纤维准直度缺乏控制以及不适当的 试样加工所引起的损伤，是复合材料材料数据高分散性的已知原因。试验件板制备方面引 起数据分散性的重要因素包括厚度偏差、面外曲率、表面粗糙度和没有保证8.2规定的尺寸。 

试样几何形状和冲击位置——试板的尺寸、形状、厚度和铺层顺序以及冲击部位会严 重影响试样的冲击变形和损伤形成行为。层压板的正交各向异性程度也会对损伤形成有重 大影响。如果冲击力没有垂直施加到层压板的平面，结果也会受到影响。

支持夹具特性——支持夹具开口尺寸、材料、夹具弯曲刚度、支持夹具所坐落的表面 刚度会对结果有影响。夹持的部位、夹持的儿何尺寸和夹持力会影响冲击时的试样变形。

冲击装置特性——冲击装置的刚度、下落时冲击头和导轨间的摩擦、冲击头的几何尺 寸和冲击头质量会对结果有影响。如果试样支持夹具与冲击装置不对中，会出现误差。

力的振荡——力-时间历程通常有很多振荡，它可能主要由两个原因引起。*个原因 是冲击头的自然频率，常常被称为“冲击头激振”，如果冲击头元件连接不牢固，激振可能 会更严重。力振荡的第二个原因是被冲试样的弯曲振动，通常在比试样产生振荡更高的频 率时产生激振振荡。高频激振振荡通常不代表传递到试样上的真实的力，而试样运动引起 的振荡是真实施加到试样上的力，所以不应被过滤掉或光滑掉。对这两个原因，振荡都是 在初始接触和损伤形成时激发的，有关力振荡的进…步定义和例子参见试验方法D 3763的

附录XI。

冲击变量——下落高度、冲击速度和冲击能量的差别会影响结果。波在试样中的传播

和振动、冲击头、冲击装置和冲击事件时的支持夹具也会影响结果。

无损检测——无损检测(NDI)结果受所用具体方法、NDI方法的固有变化、操作者的经

验等的影响。

由于在较低的力和能量值下可能会产生亚临界基体裂纹和小的分层，力乩和吸收的能 量&并不实际代表损伤的起始。当然，Fi和分别代表了能够检测出试样刚度特性变化的
力和能量的初始值。

凹坑深度可能会随时间或不同环境条件而出现“松弛”或减少。

非层压，3-D纤维增强复合材料可能会通过不同于层压板的机理形成损伤。

取样与试样

取样一一对每种条件至少试验5个试样，除非利用较少的试样可以得到有效的结果, 如对于事先计划好的实验这种情况。对于有统计意义的数据，应参考在操作规程E 122中所 列出的步骤。应报告取样的方法。

几何尺寸：

铺层顺序——为了对不同材料的落锤冲击损伤阻抗进行比较筛选，标准试样厚度应 为4.0~6.0mm[0.16~0.24in.],目标厚度为5.0 mm[0.20 in.],层压板定义如下：

单向带——层压板结构由适当数量的单向层组成,使得固化后的总厚度尽可能接 近5.0mm[0.20in.],其铺层顺序则为[45/0A45/90]„s,其中"为整数。如果“*接近”的厚度 小于4.0 nun[0.16 in.],那么应该采用N的后继值即N+1。表1中提供了对不同的固化后单层 名义厚度推荐的铺层，层压板的铺层应这样定义，使得0°纤维方向与长度方向尺寸相一致。 8.2.1.2机织物一层压板结构应由适当数量的织物层构成，使固化后的总厚度尽可能接 近5.0mm[0.20in.],其铺层顺序则为[(+45/-45)/(0/90)]心其中N为整数。如果“*接近”的 厚度小于4.0 mm[0.16in.],则采用n的后继值N+1。记号(+45/-45)和(0/90)表示机织物单层， 其经、纬向纤维指向所规定角度。含缎纹机织物的层压板应具有对称的经线表面，除非另 有规定并在报告中注明。表2中提供了对不同的固化后单层名义厚度推荐的铺层，层压板的 铺层应这样定义，使得0°纤维方向与长度方向尺寸相一致。

表1对不同的固化后单层名义厚度，单向带推荐的铺层

表2对不同的固化后单层名义厚度，机织物推荐的铺层

可供选择的铺层顺序——采用本试验方法的落锤冲击损伤阻抗可以评定用其他铺 层或纤维方位制造的层压板。由其他铺层顺序进行的试验必须指明所记录的铺层顺序，并 给出包括所有试验结果的报告。

试样构型——图7和8所示为板试样的几何尺寸。

注4——允许对比规定尺寸更大的试板进行冲击，然后切割试样（使冲击点在ZX）用于随后按试验 方法D 7137/D 7137M进行剩余强度试验，只要记录所用的试板尺寸和步骤，为本试验方法的变更。对试板 进行冲击能有助于减轻边界条件和损伤产生机理的相互作用。

试样制备——指南D 5687/D 5687M提供了试样制备的推荐程序，并应遵循实际可行的 要求。

试板的制造——对纤维方位的控制是关键，纤维方位的偏差会影响所测量的性能。 纤维方位变化无常也会增加离散系数。要在报吿中给出试板的制造方法。在所有的表面， 试样应有均匀的横截面。在试样长度和宽度的任意方向，厚度方向的锥度不应大于0.08 mm [0.003 in.],按11.2.5测量得到的厚度离散系数应小于2%。

机加方法——对这样的试样，试样的制备特别重要。当用试板切割试样时要特别小 心，以避免由于不适当的机加方法引起的切口、沟槽、表而粗糙或不平整、或是分层。要 通过用水润滑的精密锯割、铢切或研磨来得到*的尺寸。已经发现，对很多材料体系用 金刚砂刀具（和高压水切割）特别有效。边缘应平整，平行度应在规定的容差内。图7和8
中给出了机加的容差和表面光洁度的要求。要记录和报告试样切割方法。

标记——要对板试样做标记，以便它们能被彼此区分和对原材料进行跟踪，同时既 不会影响试验，也不会受到标记的影响。