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1.3.1 恢复系数与吸收率
两个物体互相冲击时,由于动量变化的时间极其短暂,两冲击物体之间会产生冲击力。一般来说,物体之间的冲击有塑性冲击、弹性冲击和非完全弹性冲击。由于缓冲器的存在,车辆之间的冲击属于非完全弹性冲击范畴。
假设两物体的质量分别为M1、M2,冲击前的速度分别为v1和v2,v1、v2方向相同且v1≥v2,冲击过程结束时两物体的速度分别为u1和u2。整个冲击过程可分为两个阶段。第一阶段是从两物体各具v1、v2速度开始接触变形,当两物体具有完全相等的速度v0时,接触变形量达到最大。第二阶段是从两物体以相等速度v0开始运动至两物体各以u1、u2速度分开为止。这一阶段为回弹阶段。
在第一阶段中,两物体的动量变化分别为-I1及I1,则有:
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解上述方程得:
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在第二阶段中,两物体的动量变化各为-I2及I2,则有:
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由于M1、M2为非完全弹性体,在冲击过程中一部分动量消耗于两物体的内部摩擦,所以I1≠I2。第二阶段与第一阶段动量之比称为恢复系数c。
对于完全弹性体,c=1,对于塑性物体,c=0。车辆冲击时由于缓冲器内存在各种形式的阻抗力的作用,因此c介于0~1之间。
吸收率为冲击物体经过冲击过程后能量的损失与第一阶段结束时储存的能量之比。如图1.2所示,吸收率等于A区域面积除以A、B区域面积之和。
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图1.2 吸收率示意图