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  • 1. (2024高三下·深圳模拟)  如图甲所示为固定安装在机车头部的碰撞吸能装置,由一级吸能元件钩缓装置和二级吸能元件防爬装置(可压缩)构成。某次碰撞实验中,一辆总质量为45t的机车以6m/s的初速度与固定的刚性墙发生正碰。开始仅触发一级吸能元件钩缓装置(由缓冲器与吸能管组成),其弹力随作用行程(压缩量)的变化关系如图乙所示,缓冲阶段,缓冲器弹力与压缩量成正比,属于弹性变形。作用行程为55mm时,达到最大缓冲极限,缓冲器被锁定,钩缓装置中吸能管开始平稳变形,产生的弹力恒为 , 其作用行程为110mm。吸能管行程结束后,钩缓装置迅速刚化,此时启动二级吸能元件,防爬装置被压缩产生恒定缓冲作用力,此过程行程为225mm 时,机车刚好停止,车体完好无损。(设每次碰撞过程中,该吸能装置的性能保持不变,忽略其它阻力影响。)求:

    1. (1) 一级吸能元件钩缓装置通过缓冲与吸能管变形过程总共吸收的能量;
    2. (2) 二级吸能元件工作时的缓冲作用力及作用时间;
    3. (3) 为了测试该吸能装置的一级吸能元件性能,将该套吸能装置安装在货车甲前端,货车甲总质量为66t,与静止在水平面上无制动的质量为13.2t的货车乙发生正碰(不考虑货车的形变),在一级吸能元件最大吸能总量的60%以内进行碰撞测试(碰撞时若钩缓装置的吸能管未启动时,缓冲器能像弹簧一样工作)。 求货车乙被碰后的速率范围。

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