冲击性能
在许多场合,纺织制品承受着高速率负荷或应变的作用。如,军用降落伞吊带、防弹衣、轮胎帘子线、现代高速缝纫线等。冲击试验可以用来测定材料在高速负荷作用下的破坏能量和研究高速变形时材料的应力-应变关系或力学性能的变化。
1.冲击试验测试方法
冲击试验仪的种类很多,最常用的有以下几种。
①摆锤式冲击仪。利用摆锤绕支点旋转下落,冲击一端被固定的试样,可以测定试样断裂时的破坏能(或断裂功)。如果按有一定附加装置,还可记录试样在冲击过程中的负荷-伸长曲线。其冲击速度受到摆臂长度的限制,冲击速度仅在2～3m/s范围内。
②落重式冲击试验装置。它的冲击速度由自由落重的高度(h)决定。质量为mg(m为重物质量,g为重力加速度)从h高度下落冲击试样,试样的断裂破坏能即为势能mgh减去冲断试样后落重的剩余动能。也可以改变质量或高度使mgh正好等于冲断试样所需要的能量而得到试样的断裂能。通常为保证冲击速度不变,以固定高度、改变质量的方法来获得试样所需的断裂能。试样的冲击性能指标以50%试样断裂时的mgh值表示。
③转盘式冲击试验仪。它有一个快速旋转的转盘,当转盘达到所需转速时,其上的冲击锤能冲击系在试样头端的具有一定质量的物块,使试样承受冲击作用,试样头、尾部质量块的运动可以用高速摄影机记录下来。根据冲击后,试样头、尾部质量块的距离-时间曲线和速度-时间曲线可以得到冲击过程中试样的力(负荷)-伸长曲线。该仪器的有效冲击速度范围为10～100 m/s,相应的变形速率为5×lO3%/min。
④弹射法。以高速自由飞行的枪弹冲击织物,评定织物阻碍子弹穿透能力的指标是极限速度(V50)。它是以50%试样被完全穿透的冲击速度,其装置原理如图所示。
子弹从枪口射出,在飞行至试祥的路程上设有两块光屏,上部由光线照射,下方有光电池,当子弹穿过第一光屏时,记时器开始工作,穿过第二光屏时,记时器关闭,根据光屏间距离和记
时器的时间可以算出子弹的飞行速度,对试样的冲击速度(Vs)可按下式计算。即
Vs=d1/t×(1—kd2ρ)
式中, d1为光屏间距离;t为子弹飞行d1时所需时间;k为子弹的阻尼系数; d2为光屏间中点到试样间的距离;ρ为空气的密度。弹射式的冲击速度通常不低于370 m/s。
近年来,设计有杆-杆型冲击拉伸试验装置、三段直拉式Hopkinson杆装置的冲击试验仪,用以测定材料的冲击性能。
