Шок (механика)
| Режимы механического отказа |
|---|
В механике и физике , шок является внезапным ускорением вызванным ударом , ударом, ударом, землетрясением или взрывом . Шок - это временное физическое возбуждение.
Шок описывает материю, подверженную экстремальным показателям силы в отношении времени. Шок - это вектор, который имеет единицы ускорения (скорость изменения скорости). Единица g (или g ) представляет собой множество стандартного ускорения тяжести и используется условно.
Шоковой импульс можно охарактеризовать его пиковым ускорением, продолжительностью и формой ударного импульса (наполовину синусоидаль, треугольный, трапеции и т. Д.). Спектр шокового отклика является методом для дальнейшей оценки механического шока. [ 1 ]
Шоковое измерение
[ редактировать ]Измерение шока представляет интерес в нескольких областях, таких как
- Распространение шока каблуки через тело бегуна [ 2 ]
- Измерьте величину шока, необходимо для повреждения предмета: хрупкость . [ 3 ]
- Измерить ослабление шока посредством спортивного пола [ 4 ]
- Измерение эффективности амортизатора [ 5 ]
- Измерение амортизационной способности поглощения упаковки [ 6 ]
- Измерить способность спортивного шлема защищать людей [ 7 ]
- Измерить эффективность шоковых креплений
- Определение способности структур противостоять сейсмическому шоку: землетрясения и т. Д. [ 8 ]
- Определение того, ослабляет ли личная защитная ткань или усиливает шоки [ 9 ]
- Проверка, что военно -морской корабль и его оборудование могут пережить взрывные шоки [ 10 ] [ 11 ]
Шоки обычно измеряются акселерометрами , но также используются другие преобразователи и высокоскоростная визуализация. [ 12 ] широкий спектр лабораторных инструментов Доступен автономные шоковые данные ; Также используются .
Полевые амортизаторы сильно варьируются и часто имеют очень неровные формы. Даже лабораторные контролируемые шоки часто имеют неровные формы и включают короткие шипы; Шум может быть уменьшен с помощью соответствующей цифровой или аналоговой фильтрации. [ 13 ] [ 14 ]
Основные методы испытаний и спецификации дают подробную информацию о проведении тестов на удар. Правильное размещение измерительных инструментов имеет решающее значение. Хрупкие предметы и упакованные товары реагируют с вариациями на равномерные лабораторные шоки; [ 15 ] Повторяющееся тестирование часто требуется. Например, метод MIL-STD-810 G 516.6 указывает: как минимум три раза в обоих направлениях вдоль каждой из трех ортогональных оси ».
Шоковое испытание
[ редактировать ]
Шоковое тестирование обычно делится на две категории: классическое тестирование шока и испытания на пирошок или баллистический удар. Классическое тестирование шока состоит из следующих шоковых импульсов: половина синуса , хаверсин, пилообразной волны и трапеции . Тесты пирошока и баллистического шока являются специализированными и не считаются классическими шоками. Классические удары могут быть выполнены на электро -динамике (ED), Searing Shakers, башне свободного падения или пневматических амортизатора. Классический шоковой импульс создается, когда таблица ударого машины резко меняет направление. Это резкое изменение в направлении вызывает быстрое изменение скорости, которое создает ударный импульс. Тестирование влияния шока иногда проводится на приложениях конечного использования: например, автомобильные аварийные тесты .
Использование надлежащих методов испытаний и протоколов проверки и проверки важно для всех этапов тестирования и оценки.
Эффекты шока
[ редактировать ]Механический шок может повредить элемент (например, целую лампочку ) или элемент элемента (например, нить в лампочке накаливания ):
- Хрупкий . или хрупкий предмет может сломать Например, два бокала хрустального вина могут разрушаться при воздействии друг против друга. Сдвиг . в двигателе предназначен для разрушения с определенной величиной шока Обратите внимание, что мягкий пластичный материал может иногда демонстрировать хрупкий отказ во время шока из-за суперпозиции временной температуры .
- Свиная . предмет может быть согнут шоком Например, медный кувшин может сгибаться при падении на пол.
- Некоторые предметы могут показаться не поврежденными одним шоком, но будут испытывать усталостную неудачу с многочисленными повторными шоками низкого уровня.
- Шок может привести к незначительному повреждению, который не может быть критическим для использования. Тем не менее, кумулятивный незначительный ущерб от нескольких шоков в конечном итоге приведет к тому, что предмет будет непригодным для использования.
- Шок может не принести немедленного очевидного ущерба, но может привести к сокращению срока службы продукта: надежность снижается.
- Шок может привести к тому, что предмет вышел из корректировки. Например, когда точный научный инструмент подвергается умеренному шоку, дальнейшим использованием хорошей метрологической может быть калибрована его перед практикой .
- Некоторые материалы, такие как первичные высокие взрывчатые вещества, могут взорваться с механическим шоком или ударом.
- Когда стеклянные бутылки жидкости сбрасываются или подвергаются удару, эффект водоснабжения может вызвать гидродинамическое поломку стекла. [ 16 ]
Соображения
[ редактировать ]Когда лабораторные испытания, полевой опыт или инженерное суждение указывают на то, что предмет может быть поврежден механическим шоком, можно рассмотреть несколько курсов действий: [ 17 ]
- Уменьшите и контролируйте входной удар у источника.
- Измените элемент, чтобы улучшить его выносливость или поддержать его, чтобы лучше справиться с ударами.
- Используйте амортизаторы , амортизаторы или подушки, чтобы контролировать удар, передаваемый в элемент. Амортизация [ 18 ] уменьшает пиковое ускорение, продлевая продолжительность шока.
- План сбоев: примите определенные убытки. Есть избыточные системы и т. Д.
Смотрите также
[ редактировать ]- Коэффициент реституции - соотношение, характеризующие неэластичные столкновения
- Амортизация - страницы защитной упаковки,
- Упругое столкновение - столкновение, при котором консервативная кинетическая энергия
- Механика перелома - изучение распространения трещин в материалах
- Прочность на перелом - коэффициент интенсивности напряжения, при котором распространение трещины резко увеличивается
- G-Force -термин для ускорений, ощущаемый как вес в кратных стандартных гравитации
- Воздействие (механика) -Большая сила или удар, применяемые в течение короткого периода времени во время высокоскоростного столкновения
- Придурок (физика) - скорость смены ускорения со временем
- Модальное тестирование
- Пластическое столкновение - столкновение, при котором энергия теряется на тепловых
- Пирошок
- Спектр ответа
- Шоковое крепление - устройство, используемое для изоляции вибрации
- Шоковой регистратор данных
- Детектор шока - индикатор физического шока или воздействия
- Ударная волна - распространение нарушений
- Тепловой удар - нагрузка, вызванная быстрым изменением температуры
- Вибрация - Механические колебания в отношении точки равновесия
- Водяной молоток - скачок давления, когда жидкость вынуждена внезапно останавливаться или изменить направление
- MIL-S-901
- MIL-STD-810 -Военный стандарт Раздел 516.6, Shock
Примечания
[ редактировать ]- ^ Александр, Дж. Эдвард (2009). «Спектр шокового отклика - праймер» (PDF) . Труды IMAC-XXVII, 9–12 февраля 2009 г. Орландо, Флорида, США . Общество экспериментальной механики. Архивировано из оригинала (PDF) 2016-03-04.
- ^ Диккенсен, JA (1985). «Измерение ударных волн после удара по пятке во время бега». Журнал биомеханики . 18 (6): 415–422. doi : 10.1016/0021-9290 (85) 90276-3 . PMID 4030798 .
- ^ ASTM D3332-99 (2010) Стандартные методы испытаний на хрупкость продуктов механического шока, используя ударные машины
- ^ ASTM F1543-96 (2007) Стандартная спецификация для свойств ослабления шока
- ^ Вален, А.Е. (1995). «Характеризуя амортизаторы для моделирования наземного транспортного средства». Jte . 23 (4). ASTM International. ISSN 0090-3973 .
- ^ ASTM D1596-14 Стандартный метод испытаний для динамических характеристик амортизации амортизации упаковочного материала
- ^ ASTM F429-10 Стандартный метод испытаний для характеристик амортизации защитных головных уборов для футбола
- ^ ASTM STP209 Проектирование и тесты строительных конструкций: симпозиумы на сейсмическом и ударной нагрузке склеиваются ламинированные и другие конструкции.
- ^ Гибсон, PW (1983). «Усиление ударных волн текстильными материалами» (PDF) . J Текстильный институт . 86 (1): 167–177. Архивировано из оригинала (PDF) 27 декабря 2016 года . Получено 14 февраля 2015 года .
- ^ Шоковые критерии дизайна для поверхностных кораблей (PDF) , Vol. NAVSEA-908-LP-000-3010, ВМС США, 1995, архивировано из оригинала (PDF) 2015-02-14 , извлеченные 14 февраля 2015 года.
- ^ "MIL-S-901D (военно-морской флот), военная спецификация: амортизаторы.
- ^ Settles, Gary S. (2006), высокоскоростная визуализация ударной волны, взрывов и выстрелов , вып. 94, американский ученый, с. 22–31
- ^ ASTM D6537-00 (2014) Стандартная практика для инструментального тестирования удара по удару для определения производительности упаковки
- ^ KIPP, WI (февраль 2002 г.), Инструментария для тестирования производительности упаковки (PDF) , Damensions.02, Международная ассоциация безопасного транзита, архивировав из оригинала (PDF) 2015-02-07 , извлеченные 5 февраля 2015 г.
- ^ Исследовательский отчет ASTM D10-1004, ASTM International
- ^ Saitoh, S (1999). «Водяной молоток разрывы стеклянного контейнера». Международный стеклянный журнал . Фаенца Эдитрис. ISSN 1123-5063 .
- ^ Burgess, G (март 2000 г.). «Расширение и оценка модели усталости для хрупкости шока продукта, используемой в дизайне упаковки». J. Тестирование и оценка . 28 (2).
- ^ «Дизайн подушки пакета» (PDF) . Оборудование 1997.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Desilva, CW, «Справочник по вибрации и шоку», CRC, 2005, ISBN 0-8493-1580-8
- Harris, CM, и Peirsol, AG «Справочник по шоковым и вибрациям», 2001, McGraw Hill, ISBN 0-07-137081-1
- ISO 18431: 2007 - Механическая вибрация и шок
- ASTM D6537, Стандартная практика для инструментального тестирования удара пакета для определения производительности упаковки.
- MIL-STD-810 G, Методы экологических испытаний и инженерные руководящие принципы, 2000, секта 516.6
- Brogliato, B., «Nonsmooth Mechanics. Модели, динамика и контроль», Springer London, 2nd Edition, 1999.