Удар (механика) - Shock (mechanics)

Механический или физический шок внезапно ускорение вызвано, например, влияние, падение, удар, землетрясение, или взрыв. Шок - это преходящее физическое возбуждение.

Шок описывает материю, подверженную экстремальной силе во времени. Удар - это вектор, который имеет единицы ускорения (скорости изменения скорости). Единица г (или г) представляет собой кратное ускорение свободного падения и обычно используется.

Ударный импульс можно охарактеризовать своим пиковым ускорением, длительностью и формой ударного импульса (полусинусоидальный, треугольный, трапециевидный и т. Д.). В Спектр реакции на удар - это метод дополнительной оценки механического удара.[1]

Измерение ударов

Измерение ударов представляет интерес в нескольких областях, таких как

  • Распространение ударов пятки по телу бегуна[2]
  • Измерьте величину удара, необходимого для повреждения предмета: хрупкость.[3]
  • Измерьте ослабление ударов через спортивный пол [4]
  • Измерение эффективности амортизатор[5]
  • Измерение амортизирующей способности упаковки амортизация[6]
  • Измерьте способность спортивного шлема защищать людей[7]
  • Измерьте эффективность амортизаторы
  • Определение способности конструкций противостоять сейсмическим ударам: землетрясениям и др.[8]
  • Определение того, смягчает ли ткань средства индивидуальной защиты или усиливает удары[9]
  • Проверка способности военного корабля и его оборудования выдерживать взрывные удары [10][11]

Шок обычно измеряется акселерометры но другие преобразователи и также используются высокоскоростные изображения.[12] Большой выбор лабораторий приборы доступен; автономный регистраторы данных удара также используются.

Полевые толчки очень разнообразны и часто имеют очень неравномерную форму. Даже шоки, контролируемые лабораторией, часто имеют неравномерную форму и включают кратковременные всплески; Шум можно уменьшить с помощью соответствующей цифровой или аналоговой фильтрации.[13][14]

Управляющий методы испытаний и спецификации содержат подробную информацию о проведении ударных испытаний. Правильное размещение измерительных инструментов имеет решающее значение. Хрупкие предметы и упакованные товары по-разному реагируют на одинаковые лабораторные удары;[15] Часто требуется повторное тестирование. Например, MIL-STD-810 G Метод 516.6 указывает: не менее трех раз в обоих направлениях по каждой из трех ортогональных осей ».

Ударные испытания

Испытание на взрывоопасность военного корабля
Военный транспортный контейнер проходит испытания на падение

Ударные испытания обычно делятся на две категории: классические ударные испытания и испытания на пироудар или баллистический удар. Классическое ударное испытание состоит из следующих ударных импульсов: половина синус, гаверсин, пилообразная волна, и трапеция. Испытания на пиррошок и баллистический удар являются специализированными и не считаются классическими ударами. Классические удары можно выполнять на электродинамических (ED) вибраторах, башнях свободного падения или пневматических ударных машинах. Классический ударный импульс создается, когда стол ударного станка резко меняет направление. Это резкое изменение направления вызывает быстрое изменение скорости, которое создает ударный импульс.

Использование надлежащего методы испытаний и Верификация и валидация протоколы важны на всех этапах тестирования и оценки.

Эффекты шока

Механический шок может повредить предмет (например, весь лампочка ) или элемент изделия (например, нить накала в Лампа накаливания ):

  • А хрупкий или хрупкий предмет может сломаться. Например, два хрустальных бокала для вина могут разбиться при ударе друг о друга. А срезной штифт в двигателе рассчитан на разрушение с определенной силой удара. Обратите внимание, что мягкий пластичный материал может иногда демонстрировать хрупкое разрушение во время удара из-за время-температура суперпозиция.
  • А податливый Изделие может погнуться при ударе. Например, медный кувшин может погнуться при падении на пол.
  • Может показаться, что некоторые предметы не были повреждены одним ударом, но усталость отказ с многочисленными повторяющимися ударами низкого уровня.
  • Удар может привести только к незначительным повреждениям, которые могут не иметь решающего значения для использования. Однако совокупный незначительный урон от нескольких ударов в конечном итоге приведет к непригодности предмета.
  • Удар может не вызвать немедленных видимых повреждений, но может привести к сокращению срока службы продукта: надежность уменьшен.
  • Удар может привести к тому, что элемент не отрегулирован. Например, когда точный научный инструмент подвергается умеренному сотрясению, хорошее метрология практика может состоять в том, чтобыоткалиброванный перед дальнейшим использованием.
  • Некоторые материалы, такие как первичный высокий взрывчатка может взорвать при механическом ударе или ударе.
  • Когда стеклянные бутылки жидкости падают или подвергаются ударам, гидроудар эффект может вызвать гидродинамический разбитие стекла.[16]

Соображения

Когда лабораторные испытания, полевой опыт или инженерная оценка показывают, что предмет может быть поврежден механическим ударом, можно рассмотреть несколько вариантов действий:[17]

  • Уменьшите и контролируйте входной удар в источнике.
  • Измените элемент, чтобы улучшить его стойкость или поддерживайте его, чтобы лучше выдерживать удары.
  • Использовать амортизаторы, амортизаторы, или подушки, чтобы контролировать удар, передаваемый на предмет. Амортизация [18] снижает пиковое ускорение за счет увеличения продолжительности удара.
  • Планируйте неудачи: примите определенные потери. Имейте в наличии резервные системы и т. Д.

Смотрите также

Заметки

  1. ^ JE, Александр (2009). "Спектр ударной реакции - учебник" (PDF). Труды IMAC-XXVII, 9-12 февраля 2009 г. Орландо, Флорида, США. Общество экспериментальной механики. Архивировано из оригинал (PDF) на 2016-03-04. Получено 9 февраля 2015.
  2. ^ Дикенсен, Дж. А (1985). «Измерение ударных волн после удара пяткой во время бега». Журнал биомеханики. 18 (6): 415–422. Дои:10.1016/0021-9290(85)90276-3. PMID  4030798.
  3. ^ ASTM D3332-99 (2010) Стандартные методы испытаний на хрупкость изделий при механическом ударе с использованием ударных машин
  4. ^ ASTM F1543-96 (2007) Стандартные технические условия на амортизационные свойства поверхностей ограждений
  5. ^ Вален, А.Е. (1995). «Характеристики амортизаторов для моделирования наземных транспортных средств». JTE. ASTM International. 23 (4). ISSN  0090-3973.
  6. ^ ASTM D1596-14 Стандартный метод испытаний характеристик динамической амортизации упаковочного материала
  7. ^ ASTM F429-10 Стандартный метод испытаний амортизационных характеристик защитных головных уборов для футбола
  8. ^ ASTM STP209 «Проектирование и испытания строительных конструкций: симпозиумы по сейсмическим и ударным нагрузкам, клееным слоистым и другим конструкциям».
  9. ^ Гибсон, П. У. (1983). «Усиление ударных волн текстильными материалами» (PDF). J Текстильный институт. 86 (1): 167–177. Получено 14 февраля 2015.
  10. ^ Критерии расчета ударных нагрузок для надводных кораблей (PDF), NAVSEA-908-LP-000-3010, ВМС США, 1995 г., архивировано с оригинал (PDF) на 2015-02-14, получено 14 февраля 2015
  11. ^ «MIL-S-901D (ВМФ), ВОЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: УДАРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ. ТРЕБОВАНИЯ К СУДОВОМУ ОБОРУДОВАНИЮ, ОБОРУДОВАНИЮ И СИСТЕМАМ БОРТОВ (СИЛЬНО УДАРА)»
  12. ^ Сеттлс, Гэри С. (2006), Высокоскоростное изображение ударной волны, взрывов и выстрелов, 94, American Scientist, стр. 22–31.
  13. ^ ASTM D6537-00 (2014) Стандартная практика для инструментальных ударных испытаний упаковки для определения характеристик упаковки
  14. ^ Кипп, W I (февраль 2002 г.), ПРИБОР ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ РАБОТЫ УПАКОВКИ (PDF), Dimensions.02, Международная ассоциация безопасного транзита, архивировано с оригинал (PDF) на 2015-02-07, получено 5 февраля 2015
  15. ^ Отчет об исследовании ASTM D10-1004, ASTM International
  16. ^ Сайто, S (1999). «Гидравлический удар разбития стеклянной тары». Международный стекольный журнал. Faenza Editrice. ISSN  1123-5063.
  17. ^ Берджесс, Г. (март 2000 г.). «Расширение и оценка модели усталости для ударной хрупкости продукта, используемой в конструкции упаковки». J. Тестирование и оценка. 28 (2).
  18. ^ «Амортизирующий дизайн упаковки» (PDF). MIL-HDBK 304C. МО. 1997 г. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)

дальнейшее чтение

  • Де Сильва, К. В., "Справочник по вибрации и ударам", CRC, 2005 г., ISBN  0-8493-1580-8
  • Харрис, К. М., и Пирсол, А. Г. «Справочник по ударам и вибрации», 2001 г., McGraw Hill, ISBN  0-07-137081-1
  • ISO 18431: 2007 - Механическая вибрация и удары
  • ASTM D6537, Стандартная практика инструментальных ударных испытаний упаковки для определения характеристик упаковки.
  • MIL-STD-810 G, Методы экологических испытаний и технические рекомендации, 2000 г., раздел 516.6
  • Брольято Б., «Негладкая механика. Модели, динамика и управление», Springer, Лондон, 2-е издание, 1999 г.

внешние ссылки

  • Реакция на механический удар, Министерство энергетики, [1]
  • Shock Response Spectrum, праймер, [2]
  • Исследование применения SRS, [3]