Șoc (mecanică) - Shock (mechanics)

Test de șoc exploziv al navei navale

Un șoc mecanic sau fizic este o accelerație bruscă cauzată, de exemplu, de impact , cădere, lovitură, cutremur sau explozie . Șocul este o excitație fizică tranzitorie.

Șocul descrie materii supuse unor rate extreme de forță în raport cu timpul. Șocul este un vector care are unități de accelerație (rata de schimbare a vitezei). Unitatea g (sau g ) reprezintă multipli ai accelerației gravitației și este utilizată în mod convențional.

Un impuls de șoc poate fi caracterizat prin accelerația sa maximă, durata și forma impulsului de șoc (jumătate sinusoidală, triunghiulară, trapezoidală etc.). Spectrul de răspuns Shock este o metodă pentru evaluarea suplimentară a șocurilor mecanice.

Măsurarea șocului

Măsurarea șocului este de interes în mai multe domenii, cum ar fi

• Propagarea șocului călcâiului prin corpul unui alergător
• Măsurați magnitudinea unui șoc care trebuie să provoace daune unui obiect: fragilitate .
• Măsurați atenuarea șocurilor prin pardoseală atletică
• Măsurarea eficienței unui amortizor
• Măsurarea capacității de amortizare a ambalajului de a absorbi șocurile
• Măsurați capacitatea unei căști sportive de a proteja oamenii
• Măsurați eficiența suporturilor de șoc
• Determinarea capacității structurilor de a rezista șocului seismic: cutremure etc.
• Determinarea dacă materialul de protecție personală atenuează sau amplifică șocurile
• Verificarea faptului că o navă navală și echipamentul său pot supraviețui șocurilor explozive

Șocurile sunt de obicei măsurate cu accelerometre, dar sunt utilizate și alte traductoare și imagistică de mare viteză. Este disponibilă o mare varietate de instrumente de laborator ; se folosesc, de asemenea, înregistratoare de date de șoc independente .

Șocurile de câmp sunt foarte variabile și au deseori forme foarte inegale. Chiar și șocurile controlate de laborator au deseori forme inegale și includ vârfuri de scurtă durată; Zgomotul poate fi redus prin filtrare digitală sau analogică adecvată.

Metodele și specificațiile de testare guvernante oferă detalii despre desfășurarea testelor de șoc. Amplasarea corectă a instrumentelor de măsurare este esențială. Articolele fragile și mărfurile ambalate răspund cu variații la șocuri uniforme de laborator; Testarea replică este deseori necesară. De exemplu, MIL-STD-810 G Metoda 516.6 indică: de cel puțin trei ori în ambele direcții de-a lungul fiecăreia dintre cele trei axe ortogonale ".

Testarea șocului

Containerul militar de transport fiind testat la cădere

Testarea șocului se încadrează de obicei în două categorii, testarea șocului clasic și testarea șocului piroshoc sau balistic. Testarea șocului clasic constă din următoarele impulsuri de șoc: jumătate sinusoidală , haversină, undă din dinte de ferăstrău și trapez . Testele de pirozhoc și șoc balistic sunt specializate și nu sunt considerate șocuri clasice. Șocurile clasice pot fi efectuate pe Shakers Electro Dynamic (ED), Turn Fall Drop Turn sau Pneumatic Shock Machines. Un impuls clasic de șoc este creat atunci când masa mașinii de șoc schimbă direcția brusc. Această schimbare bruscă de direcție determină o schimbare rapidă a vitezei, care creează impulsul de șoc. Testarea efectelor șocului este uneori efectuată pe aplicații de utilizare finală: de exemplu, teste de accident auto .

Utilizarea metodelor de testare adecvate și a protocoalelor de verificare și validare sunt importante pentru toate fazele de testare și evaluare.

Efectele șocului

Șocul mecanic are potențialul de a deteriora un articol (de exemplu, un bec întreg ) sau un element al articolului (de exemplu, un filament într-un bec cu incandescență ):

• Un casant element sau fragil poate fractura. De exemplu, două pahare de vin din cristal se pot sparge atunci când sunt lovite una împotriva celeilalte. Un știft de forfecare dintr-un motor este proiectat pentru a se fractura cu o magnitudine specifică a șocului. Rețineți că un material ductil moale poate prezenta uneori eșecuri fragile în timpul șocului din cauza suprapunerii timp-temperatură .
• Un obiect maleabil poate fi îndoit de un șoc. De exemplu, un ulcior de cupru se poate îndoi atunci când este scăpat pe podea.
• Unele articole pot părea a nu fi deteriorate de un singur șoc, dar vor experimenta eșecul oboselii cu numeroase șocuri repetate la nivel scăzut.
• Un șoc poate avea ca rezultat doar daune minore, care pot să nu fie critice pentru utilizare. Cu toate acestea, daunele minore cumulative cauzate de mai multe șocuri vor duce în cele din urmă la inutilizarea obiectului.
• Un șoc poate să nu producă daune aparente imediate, dar poate duce la scurtarea duratei de viață a produsului: fiabilitatea este redusă.
• Un șoc poate face ca un articol să nu mai fie reglat. De exemplu, atunci când un instrument științific de precizie este supus unui șoc moderat, o bună practică metrologică poate fi să fie recalibrat înainte de utilizare ulterioară.
• Unele materiale, cum ar fi explozibilii primari pot detona cu șocuri mecanice sau cu impact.
• Atunci când sticlele de sticlă cu lichid sunt scăpate sau supuse șocului, efectul ciocanului de apă poate provoca ruperea sticlei hidrodinamice .

Considerații

Când testele de laborator, experiența pe teren sau judecata inginerească indică faptul că un obiect ar putea fi deteriorat de șocuri mecanice, ar putea fi luate în considerare mai multe căi de acțiune:

• Reduceți și controlați șocul de intrare la sursă.
• Modificați elementul pentru a-i îmbunătăți rezistența sau susțineți-l pentru a face față șocurilor mai bine.
• Utilizați amortizoare , suporturi de șoc sau perne pentru a controla șocul transmis articolului. Amortizarea reduce accelerația de vârf prin prelungirea duratei șocului.
• Planificați eșecurile: acceptați anumite pierderi. Au sisteme redundante disponibile etc.

Vezi si

Note

Lecturi suplimentare

• DeSilva, CW, „Vibration and Shock Handbook”, CRC, 2005, ISBN  0-8493-1580-8
• Harris, CM și Peirsol, AG „Shock and Vibration Handbook”, 2001, McGraw Hill, ISBN  0-07-137081-1
• ISO 18431: 2007 - Vibrații și șocuri mecanice
• ASTM D6537, Practică standard pentru testarea șocului instrumentat al pachetelor pentru determinarea performanței pachetului.
• MIL-STD-810 G, Metode de testare a mediului și orientări tehnice, 2000, sect 516.6
• Brogliato, B., "Mecanica nesmooth. Modele, dinamică și control", Springer London, ediția a II-a, 1999.

linkuri externe

• Răspuns la șoc mecanic, Departamentul Energie, [1]
• Shock Response Spectrum, un primer, [2]
• Un studiu privind aplicarea SRS, [3]