Sjokk (mekanikk) - Shock (mechanics)

Eksplosiv sjokktest av marineskip

Et mekanisk eller fysisk sjokk er en plutselig akselerasjon forårsaket, for eksempel av støt , fall, spark, jordskjelv eller eksplosjon . Sjokk er en forbigående fysisk eksitasjon.

Sjokk beskriver materie som er utsatt for ekstreme krafthastigheter med hensyn til tid. Sjokk er en vektor som har akselerasjonsenheter (hastighetsendring). Enheten g (eller g ) representerer multipler av tyngdekraftens akselerasjon og brukes konvensjonelt.

En sjokkpuls kan preges av sin høyeste akselerasjon, varigheten og formen på sjokkpulsen (halv sinus, trekantet, trapesformet, etc.). Den Shock-responsspektrum som er en fremgangsmåte for ytterligere å evaluere en mekanisk sjokk.

Sjokkmåling

Sjokkmåling er av interesse på flere felt som f.eks

• Formering av hælstøt gjennom en løpers kropp
• Mål størrelsen på et sjokk som må forårsake skade på et element: skjørhet .
• Mål støtdemping gjennom atletisk gulv
• Måling av effektiviteten til en støtdemper
• Måling av støtdempende evne til pakkepute
• Mål evnen til en atletisk hjelm for å beskytte mennesker
• Mål effektiviteten til støtfester
• Bestemme strukturenes evne til å motstå seismisk sjokk: jordskjelv, etc.
• Avgjøre om personlig beskyttelsesduk demper eller forsterker støt
• Bekrefter at et marineskip og utstyret kan overleve eksplosive sjokk

Sjokk måles vanligvis med akselerometre, men andre transdusere og høyhastighets avbildning brukes også. Et bredt utvalg av laboratorie instrumentering er tilgjengelig; frittstående sjokkdataloggere brukes også.

Feltstøt er svært varierende og har ofte svært ujevne former. Selv laboratoriekontrollerte støt har ofte ujevne former og inkluderer pigger med kort varighet; Støy kan reduseres ved passende digital eller analog filtrering.

Gjeldende testmetoder og spesifikasjoner gir detaljer om gjennomføring av sjokktester. Riktig plassering av måleinstrumenter er kritisk. Skjøre varer og emballerte varer reagerer med variasjon på ensartede laboratoriesjokk; Replikktesting er ofte påkrevd. For eksempel indikerer MIL-STD-810 G metode 516.6: minst tre ganger i begge retninger langs hver av tre ortogonale akser ".

Sjokktesting

Militær transportcontainer blir droppetestet

Sjokktesting faller vanligvis i to kategorier, klassisk sjokktesting og pyroshock- eller ballistisk sjokktesting. Klassiske sjokk testing består av følgende støtimpulser: halv sinus , haversine, sagtannet bølge , og trapes . Pyroshock- og ballistiske sjokktester er spesialiserte og regnes ikke som klassiske sjokk. Klassiske sjokk kan utføres på Electro Dynamic (ED) Shakers, Free Fall Drop Tower eller Pneumatic Shock Machines. En klassisk sjokkimpuls oppstår når sjokkmaskinbordet brått endrer retning. Denne brå retningsendringen forårsaker en rask hastighetsendring som skaper sjokkimpulsen. Noen ganger blir det testet effekten av sjokk på applikasjoner for sluttbruk: for eksempel bilkollisjonstester .

Bruk av riktige testmetoder og verifiserings- og valideringsprotokoller er viktige for alle faser av testing og evaluering.

Effekter av sjokk

Mekanisk sjokk har potensial til å skade en gjenstand (f.eks. En hel lyspære ) eller et element i elementet (f.eks. En glødetråd i en glødelampe ):

• En sprø eller skjør gjenstand kan sprekke. For eksempel kan to krystall vinglass knuses når de støtes mot hverandre. En skjærpinne i en motor er designet for å sprekke med et bestemt slagstørrelse. Vær oppmerksom på at et mykt duktilt materiale noen ganger kan vise sprø svikt under sjokk på grunn av super-posisjonering av tid og temperatur .
• En formbar gjenstand kan bøyes av et sjokk. For eksempel kan en kobberkanne bøyes når den faller ned på gulvet.
• Det kan se ut til at noen ting ikke er skadet av et eneste støt, men de vil oppleve tretthetssvikt med mange gjentatte støt på lavt nivå.
• Et sjokk kan bare resultere i mindre skader som ikke er kritiske for bruk. Imidlertid vil kumulative mindre skader fra flere støt til slutt resultere i at varen blir ubrukelig.
• Et sjokk kan ikke gi umiddelbar tilsynelatende skade, men kan føre til at produktets levetid forkortes: påliteligheten reduseres.
• Et sjokk kan føre til at et element blir ute av justering. For eksempel, når et presisjonsvitenskapelig instrument utsettes for et moderat sjokk, kan god metrologisk praksis være å få det kalibrert før videre bruk.
• Noen materialer, for eksempel primære høyeksplosiver, kan detonere med mekanisk støt eller støt.
• Når glassflasker av væske slippes eller utsettes for støt, den vannstøt kan virkning forårsake hydrodynamisk glassbrudd.

Betraktninger

Når laboratorietesting, felterfaring eller teknisk vurdering indikerer at en gjenstand kan bli skadet av mekanisk sjokk, kan flere tiltak vurderes:

• Reduser og kontroller inngangssjokket ved kilden.
• Endre elementet for å forbedre seigheten eller støtte det for å bedre håndtere støt.
• Bruk støtdempere , støtfester eller puter for å kontrollere sjokket som sendes til elementet. Demping reduserer toppakselerasjonen ved å forlenge sjokktiden.
• Plan for feil: godta visse tap. Ha redundante systemer tilgjengelig, etc.

Se også

Merknader

Videre lesning

• DeSilva, CW, "Vibration and Shock Handbook", CRC, 2005, ISBN  0-8493-1580-8
• Harris, CM og Peirsol, AG "Shock and Vibration Handbook", 2001, McGraw Hill, ISBN  0-07-137081-1
• ISO 18431: 2007 - Mekanisk vibrasjon og støt
• ASTM D6537, standardpraksis for testing av instrumentpakkestøtte for bestemmelse av pakkeytelse.
• MIL-STD-810 G, miljømessige testmetoder og tekniske retningslinjer, 2000, sekt 516.6
• Brogliato, B., "Nonsmooth Mechanics. Models, Dynamics and Control", Springer London, 2. utgave, 1999.

Eksterne linker

• Svar på mekanisk sjokk, Department of Energy, [1]
• Shock Response Spectrum, en primer, [2]
• En studie i anvendelse av SRS, [3]