Удар (механика) - Impact (mechanics)

Удар головы может вызвать сотрясение мозга. Виды спорта шлемы помогают защитить от травм головного мозга.[1]

В механика, влияние это высокий сила или шок применяется в течение короткого периода времени при столкновении двух или более тел. Такая сила или ускорение обычно имеет больший эффект, чем более низкая сила, приложенная в течение пропорционально более длительного периода. Эффект критически зависит от относительной скорости тел относительно друг друга.

На обычных скоростях, во время совершенно неэластичного столкновение, объект, пораженный снарядом, деформируется, и эта деформация поглотит большую часть или всю силу столкновения. С точки зрения сохранения энергии кинетическая энергия снаряда превращается в тепловую и звуковую энергию в результате деформаций и вибраций, вызванных пораженным объектом. Однако эти деформации и колебания не могут происходить мгновенно. Высокоскоростное столкновение (удар) не дает достаточно времени для возникновения этих деформаций и вибраций. Таким образом, пораженный материал ведет себя так, как если бы он был более хрупким, чем в противном случае, и большая часть приложенной силы уходит на разрушение материала. Или, другой способ взглянуть на это, состоит в том, что материалы на самом деле более хрупкие в коротких временных масштабах, чем в больших временных масштабах: это связано с время-температура суперпозиция.Ударопрочность уменьшается с увеличением модуля упругости, а это означает, что более жесткие материалы будут иметь меньшую ударопрочность. Упругие материалы будут иметь лучшую ударопрочность.

Различные материалы могут вести себя при ударе по-разному по сравнению с условиями статической нагрузки. Пластичный материалы как сталь имеют тенденцию становиться больше хрупкий при высоких скоростях загрузки, и скалывание может произойти с обратной стороны от удара, если проникновение не произойдет. Способ распределения кинетической энергии по секции также важен для определения ее отклика. Снаряды применяют Контактное напряжение Герца в месте удара о твердое тело, с сжатие напряжения под острием, но с изгиб грузы на небольшом расстоянии. Поскольку большинство материалов слабее напряжение чем сжатие, это зона, в которой трещины имеют тенденцию к образованию и росту.

Приложения

Кран с сваебойщиком
Пневматический гайковерт с пистолетной рукояткой 1/2 дюйма

А гвоздь наносится серией ударов, каждый из которых молоток дуть. Эти высокоскоростные удары преодолевают статическое трение между ногтем и основой. А Копер достигает той же цели, хотя и в гораздо большем масштабе, метод, который обычно используется в проектах гражданского строительства для создания фундаментов зданий и мостов. An гайковерт представляет собой устройство, предназначенное для придания болтам ударов крутящего момента для их затягивания или ослабления. На обычных скоростях силы, приложенные к болту, будут распределяться через трение на сопрягаемую резьбу. Однако при скорости удара силы действуют на болт, перемещая его, прежде чем они могут быть рассеяны. В баллистика, пули используют ударные силы для прокалывания поверхностей, которые в противном случае могли бы противостоять значительным силам. Например, резиновый лист ведет себя больше как стекло при обычной скорости пули. То есть он ломается, а не растягивается и не вибрирует.

Область применения теории удара простирается от оптимизации обработки материалов, испытаний на удар, динамики гранулированных сред до медицинских приложений, связанных с биомеханикой человеческого тела, особенно тазобедренных и коленных суставов.[2]

Удары, причиняющие ущерб

Макет космический шатл передняя кромка сделана с RCC -панель взята из Атлантида показывает повреждение при ударе во время испытания
Шевроле Малибу участвует в перекатывать крушение

Дорожно-транспортные происшествия обычно связаны с ударной нагрузкой, например, когда автомобиль наезжает на пробку столбик, воды гидрант или дерево, повреждение локализовано в зоне удара. При столкновении транспортных средств урон увеличивается с относительной скорость транспортных средств, урон увеличивается как квадрат скорости, так как это удар кинетическая энергия (1/2 мВ2), которая является важной переменной. При проектировании прилагается много усилий для повышения ударопрочности автомобилей, чтобы минимизировать травмы пользователя. Этого можно добиться несколькими способами: например, поместив водителя и пассажиров в камеру безопасности. Ячейка усилена, поэтому она выдержит аварии на высокой скорости и тем самым защитит пользователей. Части оболочки тела вне клетки спроектированы так, чтобы постепенно сминаться, поглощая большую часть кинетической энергии, которая должна рассеиваться при ударе.

Различные испытания на удар используются для оценки воздействия высоких нагрузок как на изделия, так и на стандартные плиты материала. В Тест Шарпи и Изод тест это два примера стандартизированных методов, которые широко используются для тестирования материалов. Испытания на падение шара или снаряда используются для оценки ударов продукта.

В Колумбийская катастрофа был вызван ударным повреждением, когда кусок полиуретан пена повлиял на углеродное волокно составной крыло космический шатл. Хотя испытания проводились до катастрофы, испытательные куски были намного меньше, чем кусок, который оторвался от ракеты-носителя и попал в открытое крыло.

При транспортировке хрупких предметов удары и падения могут привести к повреждению продукта. Защитный упаковка и амортизация помогают снизить пиковое ускорение за счет увеличения продолжительности толчка или удара.[3]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Комиссия по безопасности потребительских товаров. «Стандарт безопасности для велосипедных шлемов» (PDF). Окончательное правило 16 CFR, часть 1203. Архивировано из оригинал (PDF) 24 сентября 2006 г.. Получено 3 декабря 2014.
  2. ^ Виллерт, Эмануэль (2020). Stoßprobleme in Physik, Technik und Medizin: Grundlagen und Anwendungen (на немецком). DOI 10.1007 / 978-3-662-60296-6: Springer Vieweg. Дои:10.1007/978-3-662-60296-6. ISBN  978-3-662-60295-9.CS1 maint: location (ссылка на сайт) CS1 maint: дата и год (ссылка на сайт)
  3. ^ «Амортизирующий дизайн упаковки». MIL-HDBK 304C. МО. 1997 г. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)

Источники

  • Голдсмит, В. (1960). Воздействие: теория и физическое поведение сталкивающихся твердых тел. Дувр Публикации, ISBN  0-486-42004-3
  • Поурсартип А. (1993). Инструментальные испытания на удар при высоких скоростях, Журнал технологий и исследований композитов, 15(1).
  • Торопов А.И. (1998). Динамическая калибровка приборов для испытаний на удар, Журнал тестирования и оценки, 24(4).

внешние ссылки