沖擊試驗(yàn)機(jī)是研究沖擊瞬間接觸磨損的重要實(shí)驗(yàn)設(shè)備。由于沖擊接觸是瞬時(shí)過(guò)程，接觸時(shí)間極短，市場(chǎng)上現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集設(shè)備無(wú)法滿足實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)采樣率和采樣精度的要求，給沖擊磨損的研究帶來(lái)了很大的障礙。因此，研制一種能夠滿足沖擊試驗(yàn)機(jī)要求的高頻率、高精度、高同步率的數(shù)據(jù)采集設(shè)備對(duì)沖擊磨損的研究具有重要意義。分析了沖擊試驗(yàn)機(jī)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的功能要求和技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計(jì)了適用于各種平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備和適用于沖擊試驗(yàn)機(jī)的沖擊試驗(yàn)機(jī)人機(jī)界面軟件。通過(guò)沖擊試驗(yàn)機(jī)數(shù)據(jù)采集設(shè)備和人機(jī)界面軟件的協(xié)同操作，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)位置編碼器通道和四個(gè)高頻率、高精度、高同步率的高精度ADC通道的采集，從中可以計(jì)算出沖擊接觸瞬間的接觸力、速度、能量、界面變形、接觸時(shí)間、能量耗散過(guò)程等一系列參數(shù)。此外，本文以碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)層壓板為研究對(duì)象，通過(guò)改變沖擊速度來(lái)改變沖擊動(dòng)能，并在循環(huán)低速?zèng)_擊實(shí)驗(yàn)中研究其力學(xué)性能和磨損機(jī)理的影響。本文在沖擊試驗(yàn)機(jī)數(shù)據(jù)采集設(shè)備開(kāi)發(fā)方面的主要研究工作如下:分析沖擊試驗(yàn)機(jī)數(shù)據(jù)采集設(shè)備在硬件功能設(shè)計(jì)上的不足，通過(guò)高性能STM32微控制器實(shí)現(xiàn)高頻率、高精度、高同步率的數(shù)據(jù)采樣功能，參考其他測(cè)試設(shè)備的要求，包括多位置編碼器和模擬信號(hào)輸入通道。完成相關(guān)模塊的選型、電路設(shè)計(jì)以及STM32單片機(jī)程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試。沖擊試驗(yàn)機(jī)人機(jī)界面軟件采用模塊化功能設(shè)計(jì)，包括設(shè)備控制、采集-存儲(chǔ)-控制、自動(dòng)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)顯示和附加設(shè)備控制功能。人機(jī)界面軟件與沖擊試驗(yàn)機(jī)數(shù)據(jù)采集設(shè)備連接，對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行功能測(cè)試。研究了碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)層壓板在不同沖擊動(dòng)能循環(huán)沖擊下的力學(xué)性能和磨損機(jī)理，得出以下結(jié)論:(1)在CFRP層壓板的單次沖擊磨損過(guò)程中，試樣的沖擊能量吸收率隨著沖擊速度的增加而增加，而沖擊頭與試樣的接觸時(shí)間隨著沖擊速度的增加而略有減少。(2)循環(huán)沖擊下CFRP層合板的磨損機(jī)理隨著沖擊速度的增加而變化。當(dāng)沖擊速度較低時(shí)，沖擊界面的損傷形式主要是磨損。當(dāng)沖擊速度較高時(shí)，沖擊界面的損傷形式為磨損、斷裂和分層。(3)累積吸收能量與磨損量和磨損痕跡投影面積有很高的相關(guān)性。(4)碳纖維層合復(fù)合材料在承受超過(guò)一定閾值的沖擊能量時(shí)，其損傷會(huì)累積，導(dǎo)致材料脫層失效。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)沖擊實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采樣具有良好的精度和實(shí)時(shí)性，實(shí)現(xiàn)了沖擊過(guò)程中能量耗散過(guò)程的準(zhǔn)確計(jì)算。