撞击

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在力学中,冲击是两个或多个物体碰撞时在短时间内施加的高力或冲击。这样的力或加速度通常比在按比例延长的时间段内施加较小的力具有更大的效果。效果主要取决于物体彼此的相对速度。 在正常速度下,在完全非弹性碰撞期间,被弹丸撞击的物体会变形,这种变形会吸收大部分或全部碰撞力。从能量守恒的角度来看,弹丸的动能由于被击中物体引起的变形和振动而转化为热能和声能。然而,这些变形和振动不可能瞬间发生。高速碰撞(冲击)...

撞击

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力学中,冲击是两个或多个物体碰撞时在短时间内施加的高力或冲击。这样的力或加速度通常比在按比例延长的时间段内施加较小的力具有更大的效果。效果主要取决于物体彼此的相对速度

在正常速度下,在完全非弹性碰撞期间,被弹丸撞击的物体会变形,这种变形会吸收大部分或全部碰撞力。从能量守恒的角度来看,弹丸的动能由于被击中物体引起的变形和振动而转化为热能和声能。然而,这些变形和振动不可能瞬间发生。 高速碰撞(冲击)不会为这些变形和振动的发生提供足够的时间。

因此,被撞击的材料表现得好像比其他情况下更脆,并且大部分施加的力都会使材料破裂。或者,另一种看待它的方式是,材料实际上在短时间尺度上比在长时间尺度上更脆:这与时间-温度叠加有关。

抗冲击性随着弹性模量的增加而降低,这意味着更硬材料的抗冲击性较低。弹性材料将具有更好的抗冲击性。

与静态载荷条件相比,不同的材料在冲击时可能表现出截然不同的方式。延展性材料在高负载率下往往会变得更脆,如果不发生穿透,冲击的反面可能会发生剥落。

动能在截面中的分布方式对于确定其响应也很重要。弹丸在冲击点对固体施加赫兹接触应力,在该点下方有压缩应力,但在短距离外有弯曲载荷。由于大多数材料的拉伸强度低于压缩强度,因此这是裂纹容易形成和扩展的区域。

应用

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钉子受到一系列冲击,每次冲击都由单锤敲击。这些高速冲击克服了钉子和基材之间的静摩擦。打桩机也能达到同样的目的,尽管规模要大得多,这种方法在土木建筑项目中普遍用于建造建筑物和桥梁的基础。

冲击扳手是一种设计用于对螺栓施加扭矩冲击以拧紧或松开螺栓的装置。 在正常速度下,施加在螺栓上的力会通过摩擦分散到配合螺纹上。然而,在冲击速度下,力作用在螺栓上使其在分散之前移动。

弹道学中,子弹利用冲击力来刺穿本来可以抵抗巨大力量的表面。例如,橡胶板在典型的子弹速度下表现得更像玻璃。也就是说,它会破裂,不会拉伸或振动。

冲击理论的应用领域从材料加工优化、冲击测试、颗粒介质动力学到与人体生物力学相关的医学应用,尤其是髋关节和膝关节。此外,它在汽车工业中也有广泛的应用。

造成损害的影响

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道路交通事故通常涉及冲击载荷,例如当汽车撞到交通护柱、消火栓或木时,损坏仅限于冲击区域。当车辆发生碰撞时,损坏随车辆的相对速度增加而增加,损坏随速度的平方增加,因为碰撞动能 (1/2 mv2) 是重要的变量。

许多设计努力都是为了提高汽车的抗冲击性,以尽量减少对用户的伤害。这可以通过多种方式实现:例如,将驾驶员和乘客封闭在安全舱内。

电池经过加固,因此可以在高速碰撞中幸存下来,从而保护用户。电池外的身体外壳部分被设计成逐渐皱缩,吸收大部分必须由冲击消散的动能。

撞击

各种冲击试验用于评估高负荷对产品和标准板材的影响。夏比试验和伊佐德试验是广泛用于测试材料的标准化方法的两个例子。球或弹丸跌落测试用于评估产品影响。

哥伦比亚号灾难是由一大块聚氨酯泡沫撞击航天飞机的碳纤维复合材料机翼时造成的冲击损坏造成的。尽管在灾难发生前已经进行了测试,但测试块比从助推火箭上掉落并击中暴露的机翼的块小得多。

运输易碎物品时,撞击和掉落可能会导致产品损坏。

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