Δοκιμές κρούσης. Φαινόμενο κρούσης Μετατόπιση σημείων κατά την κρούση

Μια προσπάθεια ανάλυσης του κινδύνου τραυματισμού από χτυπήματα στο κεφάλι με γυμνή γροθιά, σε σύγκριση με χτυπήματα σε γάντι του μποξ.

Θεωρία επιπτώσεων.

Ένα χτύπημα στη μηχανική είναι μια βραχυπρόθεσμη αλληλεπίδραση των σωμάτων, με αποτέλεσμα να αλλάζουν οι ταχύτητες τους. Η δύναμη κρούσης εξαρτάται, σύμφωνα με το νόμο του Νεύτωνα, από την ενεργό μάζα του κρουστικού σώματος και την επιτάχυνσή του:

Ρύζι. 1 Καμπύλη ανάπτυξης δύναμης κρούσης στο χρόνο

F = m*a (1),

που
F - δύναμη,
m είναι η μάζα,
α - επιτάχυνση.

Αν λάβουμε υπόψη την κρούση στο χρόνο, τότε η αλληλεπίδραση διαρκεί πολύ μικρό χρονικό διάστημα - από δέκα χιλιοστά (στιγμιαίες σχεδόν ελαστικές κρούσεις) έως δέκατα του δευτερολέπτου (ανελαστικές κρούσεις). Η δύναμη κρούσης στην αρχή της κρούσης αυξάνεται γρήγορα στη μέγιστη τιμή της και στη συνέχεια πέφτει στο μηδέν (Εικ. 1). Η μέγιστη τιμή του μπορεί να είναι πολύ μεγάλη. Ωστόσο, το κύριο μέτρο της αλληλεπίδρασης κρουσμάτων δεν είναι η δύναμη, αλλά η κρουστική ώθηση αριθμητικά ίση με την περιοχή κάτω από την καμπύλη F(t). Μπορεί να υπολογιστεί ως ολοκλήρωμα:

(2)

που
S - κρουστική ώθηση,
Οι t1 και t2 είναι οι χρόνοι έναρξης και λήξης της πρόσκρουσης,
F(t) είναι η εξάρτηση της δύναμης κρούσης F από το χρόνο t.

Δεδομένου ότι η διαδικασία σύγκρουσης διαρκεί πολύ λίγο, στην περίπτωσή μας μπορεί να θεωρηθεί ως μια στιγμιαία αλλαγή στις ταχύτητες των σωμάτων που συγκρούονται.

Στη διαδικασία της πρόσκρουσης, όπως σε κάθε φυσικό φαινόμενο, πρέπει να τηρείται ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας. Επομένως, είναι φυσικό να γράψουμε την ακόλουθη εξίσωση:

Ε1 + Ε2 = Ε'1 + Ε'2 + Ε1π + Ε2π (3)

που
Τα Ε1 και Ε2 είναι οι κινητικές ενέργειες του πρώτου και του δεύτερου σώματος πριν από την κρούση,
Ε'1 και Ε'2 - κινητικές ενέργειες μετά την κρούση,
Οι E1p και E2p είναι οι ενέργειες των απωλειών κατά την κρούση στο πρώτο και το δεύτερο σώμαμι.

Η σχέση μεταξύ της κινητικής ενέργειας μετά την κρούση και της ενέργειας των απωλειών είναι ένα από τα κύρια προβλήματα στη θεωρία της κρούσης.

Η αλληλουχία των μηχανικών φαινομένων κατά την πρόσκρουση είναι τέτοια που πρώτα συμβαίνει η παραμόρφωση των σωμάτων, κατά την οποία η κινητική ενέργεια της κίνησης μετατρέπεται σε δυναμική ενέργεια ελαστικής παραμόρφωσης. Η δυναμική ενέργεια στη συνέχεια μετατρέπεται ξανά σε κινητική ενέργεια. Ανάλογα με το ποιο μέρος της δυναμικής ενέργειας πηγαίνει στην κινητική ενέργεια και ποιο μέρος χάνεται, που διαχέεται από τη θέρμανση και την παραμόρφωση, διακρίνονται τρεις τύποι κρούσης:

Απόλυτα ελαστική κρούσηΌλη η μηχανική ενέργεια διατηρείται. Αυτό είναι ένα εξιδανικευμένο μοντέλο σύγκρουσης, ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις, για παράδειγμα, στην περίπτωση πρόσκρουσης της μπάλας του μπιλιάρδου, το σχέδιο κρούσης είναι κοντά σε μια τέλεια ελαστική πρόσκρουση.
Απόλυτα ανελαστική κρούση– η ενέργεια παραμόρφωσης μετατρέπεται πλήρως σε θερμότητα. Παράδειγμα: προσγείωση σε άλματα και αποβιβάσεις, χτύπημα μιας μπάλας πλαστελίνης σε έναν τοίχο, κ.λπ. Με μια απολύτως ανελαστική πρόσκρουση, οι ταχύτητες των σωμάτων που αλληλεπιδρούν μετά την κρούση είναι ίσες (τα σώματα κολλάνε μεταξύ τους).
Μερικώς ανελαστική κρούση- μέρος της ενέργειας ελαστικής παραμόρφωσης μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια κίνησης.

Στην πραγματικότητα, όλες οι κρούσεις είναι είτε απολύτως είτε μερικώς ανελαστικές. Ο Newton πρότεινε να χαρακτηριστεί μια ανελαστική πρόσκρουση από τον λεγόμενο παράγοντα ανάκτησης. Είναι ίσος με τον λόγο των ταχυτήτων των σωμάτων που αλληλεπιδρούν μετά και πριν από την κρούση. Όσο μικρότερος είναι αυτός ο συντελεστής, τόσο περισσότερη ενέργεια δαπανάται στα μη κινητικά συστατικά E1p και E2p (θέρμανση, παραμόρφωση). Θεωρητικά, αυτός ο συντελεστής δεν μπορεί να ληφθεί, προσδιορίζεται εμπειρικά και μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

που
v1, v2 είναι οι ταχύτητες των σωμάτων πριν από την κρούση,
v'1, v'2 - μετά την κρούση.

Στο k = 0, η κρούση θα είναι απολύτως ανελαστική και στο k = 1, θα είναι απολύτως ελαστική. Ο συντελεστής ανάκτησης εξαρτάται από τις ελαστικές ιδιότητες των σωμάτων που συγκρούονται. Για παράδειγμα, θα είναι διαφορετικό όταν μια μπάλα του τένις χτυπά διαφορετικά γήπεδα και ρακέτες διαφορετικών τύπων και ποιοτήτων. Ο συντελεστής ανάκτησης δεν είναι μόνο χαρακτηριστικό του υλικού, καθώς εξαρτάται επίσης από την ταχύτητα της αλληλεπίδρασης κρούσης - μειώνεται με την αύξηση της ταχύτητας. Τα εγχειρίδια δίνουν τιμές για τον συντελεστή ανάκτησης για ορισμένα υλικά για ταχύτητες κρούσης μικρότερες από 3 m/s.

Εμβιομηχανική των δράσεων κρούσης

Τα κρουστά στην εμβιομηχανική ονομάζονται ενέργειες, το αποτέλεσμα των οποίων επιτυγχάνεται με μηχανική κρούση. Στις δράσεις κρουστών υπάρχουν:

οπισθοδρόμηση- κίνηση που προηγείται της κίνησης κρούσης και οδηγεί σε αύξηση της απόστασης μεταξύ του κρουστικού συνδέσμου του σώματος και του αντικειμένου στο οποίο εφαρμόζεται η κρούση. Αυτή η φάση είναι η πιο μεταβλητή.
κίνηση σοκ- από το τέλος της αιώρησης μέχρι την έναρξη της απεργίας.
Αλληλεπίδραση αντίκτυπου (ή πραγματικός αντίκτυπος)- σύγκρουση σωμάτων που συγκρούονται.
Κίνηση μετά την πρόσκρουση- η κίνηση του κρουστικού συνδέσμου του σώματος μετά τη λήξη της επαφής με το αντικείμενο στο οποίο εφαρμόζεται η κρούση.

Με μια μηχανική κρούση, η ταχύτητα ενός σώματος (για παράδειγμα, μιας μπάλας) μετά την κρούση είναι όσο μεγαλύτερη, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα του κρουστικού συνδέσμου αμέσως πριν από την κρούση. Με τις απεργίες στον αθλητισμό, μια τέτοια εξάρτηση δεν είναι απαραίτητη. Για παράδειγμα, όταν σερβίρετε στο τένις, μια αύξηση της ταχύτητας της ρακέτας μπορεί να οδηγήσει σε μείωση της ταχύτητας της μπάλας, καθώς η μάζα κρούσης κατά τα χτυπήματα που εκτελούνται από τον αθλητή δεν είναι σταθερή: εξαρτάται από τον συντονισμό των κινήσεών του . Εάν, για παράδειγμα, ένα χτύπημα εκτελεστεί λυγίζοντας τον καρπό ή με χαλαρό χέρι, τότε μόνο η μάζα της ρακέτας και του χεριού θα αλληλεπιδράσει με την μπάλα. Εάν, τη στιγμή της κρούσης, ο κρουστικός κρίκος σταθεροποιείται από τη δραστηριότητα των ανταγωνιστών μυών και αντιπροσωπεύει, σαν να λέγαμε, ένα ενιαίο στερεό σώμα, τότε η μάζα ολόκληρου αυτού του συνδέσμου θα λάβει μέρος στην αλληλεπίδραση κρούσης.

Μερικές φορές ένας αθλητής ρίχνει δύο βολές με την ίδια ταχύτητα, αλλά η ταχύτητα της μπάλας ή η δύναμη του χτυπήματος είναι διαφορετική. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η μάζα κρούσης δεν είναι η ίδια. Η τιμή της μάζας κρούσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως κριτήριο για την αποτελεσματικότητα της τεχνικής κρούσης. Δεδομένου ότι είναι αρκετά δύσκολο να υπολογιστεί η μάζα κρούσης, η αποτελεσματικότητα της αλληλεπίδρασης κρούσης εκτιμάται ως ο λόγος της ταχύτητας του βλήματος μετά την κρούση και της ταχύτητας του στοιχείου κρούσης πριν από την κρούση. Αυτός ο δείκτης είναι διαφορετικός σε διαφορετικούς τύπους απεργιών. Για παράδειγμα, στο ποδόσφαιρο κυμαίνεται από 1,20 έως 1,65. Εξαρτάται και από το βάρος του αθλητή.

Κάποιοι αθλητές που έχουν πολύ δυνατό χτύπημα (στην πυγμαχία, στο βόλεϊ, στο ποδόσφαιρο κ.λπ.) δεν διαφέρουν σε μεγάλη μυϊκή δύναμη. Αλλά είναι σε θέση να επικοινωνούν υψηλή ταχύτητα στο τμήμα που χτυπά και, τη στιγμή της πρόσκρουσης, να αλληλεπιδρούν με το χτυπημένο σώμα με μεγάλη μάζα κρούσης.

Πολλές απεργιακές αθλητικές ενέργειες δεν μπορούν να θεωρηθούν ως «καθαρή» απεργία, η βάση της οποίας η θεωρία σκιαγραφείται παραπάνω. Στη θεωρία της κρούσης στη μηχανική, θεωρείται ότι η κρούση συμβαίνει τόσο γρήγορα και οι δυνάμεις κρούσης είναι τόσο μεγάλες που όλες οι άλλες δυνάμεις μπορούν να παραβλεφθούν. Σε πολλές εντυπωσιακές ενέργειες στον αθλητισμό, αυτές οι υποθέσεις δεν δικαιολογούνται. Ο χρόνος πρόσκρουσης σε αυτά, αν και σύντομος, δεν μπορεί να αγνοηθεί. η διαδρομή της αλληλεπίδρασης κρούσης, κατά μήκος της οποίας τα συγκρουόμενα σώματα κινούνται μαζί κατά τη διάρκεια της κρούσης, μπορεί να φτάσει τα 20-30 cm.

Ως εκ τούτου, στις αθλητικές ενέργειες πρόσκρουσης, καταρχήν, είναι δυνατή η αλλαγή του όγκου της κίνησης κατά τη διάρκεια της πρόσκρουσης λόγω της δράσης δυνάμεων που δεν σχετίζονται με την ίδια την πρόσκρουση. Εάν ο σύνδεσμος πρόσκρουσης κατά τη διάρκεια της πρόσκρουσης επιταχυνθεί επιπλέον λόγω μυϊκής δραστηριότητας, η ώθηση πρόσκρουσης και, κατά συνέπεια, η ταχύτητα αναχώρησης του βλήματος αυξάνεται. εάν επιβραδυνθεί αυθαίρετα, η ώθηση κρούσης και η ταχύτητα απογείωσης μειώνονται (αυτό είναι μερικές φορές απαραίτητο για ακριβείς κοντές βολές, για παράδειγμα, όταν πασάρετε την μπάλα σε έναν σύντροφο). Μερικές κινήσεις χτυπήματος, στις οποίες η πρόσθετη αύξηση της ορμής κατά τη διάρκεια του χτυπήματος είναι πολύ μεγάλη, είναι γενικά κάτι μεταξύ ρίψης και χτυπήματος (αυτό γίνεται μερικές φορές σε δεύτερη πάσα στο βόλεϊ).

Ο συντονισμός των κινήσεων με τα πιο δυνατά χτυπήματα υπόκειται σε δύο απαιτήσεις:

επικοινωνία της υψηλότερης ταχύτητας στον κρουστικό σύνδεσμο κατά τη στιγμή της επαφής με το χτυπημένο σώμα. Σε αυτή τη φάση της κίνησης, χρησιμοποιούνται οι ίδιες μέθοδοι αύξησης της ταχύτητας όπως και σε άλλες κινούμενες ενέργειες.
αύξηση της μάζας κρούσης τη στιγμή της κρούσης. Αυτό επιτυγχάνεται με τη «στερέωση» των επιμέρους συνδέσμων του κρουστικού τμήματος με την ταυτόχρονη ενεργοποίηση των ανταγωνιστών μυών και την αύξηση της ακτίνας περιστροφής. Για παράδειγμα, στην πυγμαχία και το καράτε, η δύναμη ενός χτυπήματος με το δεξί χέρι διπλασιάζεται περίπου εάν ο άξονας περιστροφής περνά κοντά στην άρθρωση του αριστερού ώμου, σε σύγκριση με χτυπήματα στα οποία ο άξονας περιστροφής συμπίπτει με τον κεντρικό διαμήκη άξονα του σώματος .

Ο χρόνος πρόσκρουσης είναι τόσο σύντομος που είναι ήδη αδύνατο να διορθωθούν τα λάθη που έγιναν. Επομένως, η ακρίβεια του χτυπήματος διασφαλίζεται αποφασιστικά από τις σωστές ενέργειες κατά την αιώρηση και την κίνηση χτυπήματος. Για παράδειγμα, στο ποδόσφαιρο, η θέση του υποστηρικτικού ποδιού καθορίζει την ακρίβεια στόχου για αρχάριους κατά περίπου 60-80%.

Οι τακτικές των αθλητικών αγώνων απαιτούν συχνά χτυπήματα που είναι απροσδόκητα για τον εχθρό («κρυμμένα»). Αυτό επιτυγχάνεται με την εκτέλεση χτυπημάτων χωρίς προετοιμασία (μερικές φορές ακόμη και χωρίς αιώρηση), μετά από παραπλανητικές κινήσεις (προσποιήσεις) κ.λπ. χτυπήματα στον καρπό).

άπω - [π.χ. άκρο, φάλαγγα] (distalis) - το άκρο του μυός ή του οστού του άκρου ή ολόκληρη η δομή (φάλαγγα, μυς) που είναι πιο απομακρυσμένο από το σώμα.

Γροθιά με και χωρίς γάντι του μποξ.

Πρόσφατα, σε ορισμένους αθλητικούς κύκλους, έχει ξεσπάσει σοβαρή συζήτηση σχετικά με το μεγαλύτερο τραύμα στον εγκέφαλο από τις γροθιές με γάντι του μποξ από τις γροθιές με γυμνό χέρι. Ας προσπαθήσουμε να πάρουμε μια απάντηση σε αυτό το ερώτημα χρησιμοποιώντας τα διαθέσιμα ερευνητικά δεδομένα και τους στοιχειώδεις νόμους της φυσικής.

Από πού θα μπορούσαν να προέλθουν τέτοιες σκέψεις; Τολμώ να το προτείνω κυρίως από παρατηρήσεις της διαδικασίας του χτυπήματος σε σάκο του μποξ. Έχουν διεξαχθεί μελέτες στις οποίες οι Smith και Hemil, στην εργασία τους που δημοσιεύτηκε το 1986, μέτρησαν την ταχύτητα της γροθιάς ενός αθλητή και την ταχύτητα ενός σάκου του μποξ. Αυστηρά μιλώντας, ο κίνδυνος διάσεισης καθορίζεται από την ποσότητα της επιτάχυνσης του κεφαλιού και όχι από την ταχύτητα. Ωστόσο, σύμφωνα με την αναφερόμενη ταχύτητα του σάκου, μπορεί κανείς να κρίνει μόνο έμμεσα το μέγεθος της επιτάχυνσης, αφού Υποτίθεται ότι αυτή η ταχύτητα αναπτύχθηκε σε σύντομο χρονικό διάστημα κρούσης.

Η τσάντα χτυπήθηκε με τρεις διαφορετικούς τρόπους: με γυμνή γροθιά, με γάντι καράτε και με γάντι του μποξ. Πράγματι, η ταχύτητα της τσάντας όταν χτυπήθηκε με γάντι ήταν περίπου 15% μεγαλύτερη από ό,τι όταν χτυπήθηκε με γροθιά. Λάβετε υπόψη το φυσικό υπόβαθρο της μελέτης. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, όλες οι κρούσεις είναι εν μέρει ανελαστικές και μέρος της ενέργειας του κρουστικού συνδέσμου δαπανάται για την υπολειπόμενη παραμόρφωση του βλήματος, ενώ η υπόλοιπη ενέργεια δαπανάται για τη μετάδοση κινητικής ενέργειας στο βλήμα. Το μερίδιο αυτής της ενέργειας χαρακτηρίζεται από τον παράγοντα ανάκτησης.

Ας κάνουμε μια κράτηση αμέσως για μεγαλύτερη σαφήνεια ότι όταν εξετάζουμε την ενέργεια παραμόρφωσης και την ενέργεια της μεταφορικής κίνησης, μια μεγάλη ενέργεια παραμόρφωσης παίζει θετικό ρόλο, επειδή λιγότερη ενέργεια απομένει για κίνηση προς τα εμπρός. Στην περίπτωση αυτή, μιλάμε για ελαστικές παραμορφώσεις που δεν αποτελούν κίνδυνο για την υγεία, ενώ η ενέργεια της μεταφορικής κίνησης σχετίζεται άμεσα με την επιτάχυνση και είναι επικίνδυνη για τον εγκέφαλο.

Υπολογίστε τον συντελεστή ανάκτησης της τσάντας του μποξ σύμφωνα με τα δεδομένα που έλαβαν οι Smith και Hemil. Το βάρος της τσάντας ήταν 33 κιλά. Τα πειραματικά αποτελέσματα έδειξαν ασήμαντες διαφορές στην ταχύτητα της γροθιάς για διαφορετικούς τύπους γαντιών (γυμνή γροθιά: 11,03±1,96 m/s, σε γάντι καράτε: 11,89±2,10 m/s, σε γάντι πυγμαχίας: 11,57±3,43 m/s). Η μέση ταχύτητα της γροθιάς ήταν 11,5 m/s. Διαφορές στην ορμή της τσάντας βρέθηκαν για διαφορετικούς τύπους γαντιών. Μια γροθιά με γάντι του μποξ προκάλεσε περισσότερη ορμή σακούλας (53,73±15,35 Ns) από μια γροθιά με γυμνή γροθιά (46,4±17,40 Ns) ή με γάντι καράτε (42,0±18,7 Ns), που είχε σχεδόν ίσες τιμές. Για να προσδιορίσετε την ταχύτητα του σάκου από την ορμή του, πρέπει να διαιρέσετε την ορμή του σάκου με τη μάζα του:

v = p/m (5)

που
v είναι η ταχύτητα του σάκου,
p είναι η ορμή του σάκου,
m είναι η μάζα του σάκου.

Χρησιμοποιώντας τον τύπο για τον υπολογισμό του συντελεστή ανάκτησης (4) και υποθέτοντας ότι η ταχύτητα της γροθιάς μετά την κρούση είναι μηδέν, λαμβάνουμε μια τιμή για ένα χτύπημα γυμνής γροθιάς περίπου 0,12, δηλ. k = 12%. Για την περίπτωση γροθιάς με γάντι του μποξ, k = 14%. Αυτό επιβεβαιώνει την εμπειρία της ζωής μας - ένα χτύπημα σε έναν σάκο του μποξ είναι σχεδόν εντελώς ανελαστικό και σχεδόν όλη η ενέργεια κρούσης ξοδεύεται στην παραμόρφωσή του.

Θα πρέπει να σημειωθεί ξεχωριστά ότι η γροθιά σε γάντι καράτε είχε την υψηλότερη ταχύτητα. Η ορμή της τσάντας όταν χτυπήθηκε με γάντι καράτε ήταν η μικρότερη. Τα χτυπήματα με γυμνή γροθιά σε αυτή τη μελέτη ήταν στη μέση. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί από το γεγονός ότι οι αθλητές φοβήθηκαν να πληγώσουν το χέρι τους και μείωσαν αντανακλαστικά την ταχύτητα και τη δύναμη του χτυπήματος. Όταν χτυπήθηκε σε ένα γάντι καράτε, τέτοιος φόβος δεν προέκυψε.

Τι θα συμβεί αν χτυπηθείς στο κεφάλι; Ας στραφούμε σε μια άλλη μελέτη του 2005 από τους Valilko, Viano και Beer, η οποία διερεύνησε τις μπουνιές του μποξ με γάντια σε ένα ειδικά σχεδιασμένο ομοίωμα (Εικ. 2). Σε αυτή την εργασία, μελετήθηκαν λεπτομερώς όλες οι παράμετροι κρούσης και η πρόσκρουση στο κεφάλι και το λαιμό του ανδρεικέλου. Ο λαιμός του ανδρεικέλου ήταν ένα ελαστικό μεταλλικό ελατήριο, έτσι αυτό το μοντέλο μπορεί να θεωρηθεί ως μοντέλο ενός μποξέρ έτοιμου να χτυπήσει με τεντωμένους μύες του λαιμού. Ας χρησιμοποιήσουμε τα δεδομένα κίνησης προς τα εμπρός της κεφαλής του ανδρεικέλου και ας υπολογίσουμε τον συντελεστή ανάκτησης (k) για ένα άμεσο χτύπημα στο κεφάλι.

Ρύζι. 2 Μελέτη των Βαλίλκο, Βιάνο και Μπίρα - ένας μποξέρ χτυπά ένα ομοίωμα.

Η μέση ταχύτητα του χεριού πριν από την πρόσκρουση ήταν 9,14 m/s και η μέση ταχύτητα κεφαλής μετά την πρόσκρουση ήταν 2,97 m/s. Έτσι, σύμφωνα με τον ίδιο τύπο (4), ο συντελεστής ανάκτησης k = 32%. Αυτό σημαίνει ότι το 32% της ενέργειας πήγε στην κινητική κίνηση του κεφαλιού και το 68% στην παραμόρφωση του λαιμού και του γαντιού. Μιλώντας για την ενέργεια παραμόρφωσης του λαιμού, δεν μιλάμε για τη γεωμετρική παραμόρφωση (καμπυλότητα) της αυχενικής περιοχής, αλλά για την ενέργεια που ξόδεψαν οι μύες του λαιμού (στην περίπτωση αυτή, το ελατήριο) για να κρατήσουν το κεφάλι ακίνητο. Στην πραγματικότητα, αυτή είναι η ενέργεια της αντίστασης στην κρούση. Αποκλείεται η παραμόρφωση του προσώπου του μανεκέν, αλλά και του ανθρώπινου κρανίου προσώπου. Τα ανθρώπινα οστά είναι πολύ ισχυρό υλικό. Στον πίνακα. Το 1 δείχνει τον συντελεστή ελαστικότητας (μέτρο Young) πολλών υλικών. Όσο μεγαλύτερος είναι αυτός ο συντελεστής, τόσο πιο άκαμπτο είναι το υλικό. Ο πίνακας δείχνει ότι όσον αφορά την ακαμψία, το οστό είναι ελαφρώς κατώτερο από το σκυρόδεμα.

Πίνακας 1. Συντελεστές ελαστικότητας (μέτρα Young) διαφορετικών υλικών.

Ποιος θα είναι ο παράγοντας αποκατάστασης για ένα χτύπημα στο κεφάλι με γυμνή γροθιά; Δεν υπάρχουν μελέτες για αυτό. Αλλά ας προσπαθήσουμε να καταλάβουμε τις πιθανές συνέπειες. Όταν χτυπάτε με γροθιές, καθώς και όταν χτυπάτε με γάντι, το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας θα ληφθεί από τους μύες του λαιμού, με την προϋπόθεση, φυσικά, να είναι τεντωμένοι. Στο έργο των Valilko, Viano και Beer, είναι αδύνατο να διαχωριστεί η ενέργεια παραμόρφωσης του γαντιού από την ενέργεια παραμόρφωσης του λαιμού του ανδρεικέλου, αλλά μπορεί να υποτεθεί ότι η μερίδα του λέοντος της συνολικής ενέργειας παραμόρφωσης έχει πάει στην παραμόρφωση του λαιμού. Επομένως, μπορεί να υποτεθεί ότι όταν χτυπάτε με γυμνή γροθιά, η διαφορά στον συντελεστή ανάκτησης δεν θα υπερβαίνει το 2-5% σε σύγκριση με το χτύπημα με γάντι, όπως συνέβη στο έργο των Smith και Hemil, όπου η διαφορά ήταν 2%. Προφανώς, μια διαφορά 2% δεν είναι σημαντική.

Οι παραπάνω υπολογισμοί έγιναν με βάση δεδομένα για την ευθύγραμμη επιτάχυνση της κεφαλής μετά την κρούση. Όμως, παρ' όλη τη σχετική πολυπλοκότητά τους, απέχουν πολύ από το να προβλέψουν τον τραυματισμό ενός χτυπήματος. Ο Άγγλος φυσικός Holborn, ο οποίος εργάστηκε με μοντέλα γέλης του εγκεφάλου το 1943, ήταν ένας από τους πρώτους που πρότεινε την περιστροφική επιτάχυνση του κεφαλιού ως την κύρια παράμετρο της εγκεφαλικής βλάβης. Οι Ommai και συνεργάτες ανέφεραν ότι μια περιστροφική επιτάχυνση 4500 rad/s2 οδηγεί σε διάσειση και σοβαρή αξονική βλάβη. Μια προηγούμενη εργασία του ίδιου συγγραφέα αναφέρει ότι η περιστροφική επιτάχυνση πάνω από 1800 rad/s2 δημιουργεί 50% πιθανότητα διάσεισης. Το άρθρο των Valilko, Viano και Bira δίνει τις παραμέτρους 18 διαφορετικών χτυπημάτων. Εάν πάρουμε τον ίδιο πυγμάχο και τη γροθιά του με ταχύτητα χεριού 9,5 m / s και μια γροθιά με ταχύτητα 6,7 m / s, τότε στην πρώτη περίπτωση ο συντελεστής ανάκτησης είναι 32% και στη δεύτερη είναι ήδη 49 %. Σύμφωνα με όλους τους υπολογισμούς μας, αποδεικνύεται ότι η δεύτερη πρόσκρουση είναι πιο τραυματική: υψηλότερος συντελεστής ανάκτησης (περισσότερη ενέργεια ξοδεύτηκε στην κίνηση του κεφαλιού προς τα εμπρός), μεγάλη αποτελεσματική μάζα (2,1 κιλά και 4,4 κιλά), ελαφρώς υψηλότερη επιτάχυνση της κεφαλής (67 g και 68 g ). Ωστόσο, αν συγκρίνουμε την περιστροφική επιτάχυνση της κεφαλής που παράγεται από αυτές τις δύο κρούσεις, θα δούμε ότι η πρώτη κρούση είναι πιο τραυματική (7723 rad/s2 και 5209 rad/s2, αντίστοιχα). Επιπλέον, η διαφορά στους αριθμούς είναι αρκετά σημαντική. Αυτό το γεγονός δείχνει ότι ο τραυματισμός ενός χτυπήματος εξαρτάται από μεγάλο αριθμό μεταβλητών και δεν μπορεί κανείς να καθοδηγηθεί μόνο από την ώθηση p = mv κατά την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας ενός χτυπήματος. Μεγάλη σημασία εδώ είναι το σημείο της πρόσκρουσης, ώστε να προκαλεί τη μεγαλύτερη περιστροφή της κεφαλής. Σε σχέση με τα παραπάνω δεδομένα, αποδεικνύεται ότι ο παράγοντας γάντι του μποξ σε τραυματισμούς και διάσειση δεν παίζει τον κύριο ρόλο.

Συνοψίζοντας το άρθρο μας, σημειώνουμε τα εξής. Οι παράγοντες που επηρεάζουν τον εγκεφαλικό τραυματισμό κατά το χτύπημα με και χωρίς γάντι του μποξ δεν διαφέρουν σημαντικά και μπορούν να αλλάξουν είτε προς τη μία είτε την άλλη κατεύθυνση, ανάλογα με τον πυγμάχο και τον τύπο της γροθιάς. Πολύ πιο σημαντικοί παράγοντες που επηρεάζουν τη διάσειση βρίσκονται έξω από το εξεταζόμενο επίπεδο, όπως ο τύπος και η θέση του χτυπήματος στο κεφάλι, που καθορίζουν τη ροπή περιστροφής του.

Ταυτόχρονα, δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι τα γάντια του μποξ έχουν σχεδιαστεί κυρίως για να προστατεύουν τους μαλακούς ιστούς του προσώπου. Τα χτυπήματα χωρίς γάντια οδηγούν σε βλάβες στα οστά, τις αρθρώσεις και τους μαλακούς ιστούς τόσο στον επιτιθέμενο όσο και στον αθλητή που επιτέθηκε. Ο πιο συνηθισμένος και επώδυνος από αυτούς είναι ένας τραυματισμός που ονομάζεται «κότσι του μποξέρ».

Η άρθρωση του μπόξερ είναι ένας πολύ γνωστός όρος στην αθλητική ιατρική που χρησιμοποιείται για να περιγράψει έναν τραυματισμό στο χέρι - βλάβη στην αρθρική κάψουλα της μετακαρποφαλαγγικής άρθρωσης (συνήθως II ή III), δηλαδή στις ίνες που συγκρατούν τον τένοντα του εκτεινόμενου μυός των δακτύλων.

Ο κίνδυνος μόλυνσης από διάφορες λοιμώξεις, συμπεριλαμβανομένων των ιών της ηπατίτιδας C ή του HIV, και μια σειρά από άλλες δυσάρεστες συνέπειες, συμπεριλαμβανομένης της μη ελκυστικής εμφάνισης, απορρίπτουν κατηγορηματικά τη θέση ότι η μάχη με γυμνά χέρια είναι ασφαλέστερη για την υγεία.

Βιβλιογραφικές αναφορές:

1. Lamash B.E. Διαλέξεις εμβιομηχανικής. https://www.dvgu.ru/meteo/book/BioMechan.htm
2. Smith PK, Hamill J. Η επίδραση του τύπου γαντιών διάτρησης και του επιπέδου ικανότητας στη μεταφορά ορμής. 1986, J. Hum. κιν. Κουμπί κολάρου. vol.12, pp. 153-161.
3. Walilko T.J., Viano D.C. και Bir C.A. Εμβιομηχανική του κεφαλιού για γροθιές μπόξερ Ολυμπιακών Αγώνων στο πρόσωπο. 2005, Br J Sports Med. τ.39, σσ.710-719
4 Holbourn A.H.S. Μηχανική τραυματισμού στο κεφάλι. 1943, Lancet. τ.2, σσ.438-441.
5. Ommaya A.K., Goldsmith W., Thibault L. Biomechanics and neuropathology of adult and pediatric head τραυματισμός. 2002, Br J Neurosurg. τ.16, αρ.3, σσ.220–242.

6. sportmedicine.ru

Στη μηχανική, κρούση είναι η μηχανική δράση των υλικών σωμάτων, που οδηγεί σε μια πεπερασμένη αλλαγή στις ταχύτητες των σημείων τους σε μια απείρως μικρή χρονική περίοδο. Η κίνηση κρούσης είναι μια κίνηση που συμβαίνει ως αποτέλεσμα μιας και μόνο αλληλεπίδρασης ενός σώματος (μέσου) με το υπό εξέταση σύστημα, υπό την προϋπόθεση ότι η μικρότερη περίοδος φυσικών ταλαντώσεων του συστήματος ή η χρονική του σταθερά είναι ανάλογη ή μεγαλύτερη από το χρόνο αλληλεπίδρασης.

Κατά την αλληλεπίδραση κρούσης στα υπό εξέταση σημεία, προσδιορίζονται οι επιταχύνσεις κρούσης, η ταχύτητα ή η μετατόπιση. Μαζί, τέτοιες επιπτώσεις και αντιδράσεις ονομάζονται διεργασίες σοκ. Οι μηχανικές κρούσεις μπορεί να είναι απλές, πολλαπλές και σύνθετες. Οι διεργασίες ενός και πολλαπλού κραδασμού μπορούν να επηρεάσουν τη συσκευή στη διαμήκη, εγκάρσια και οποιεσδήποτε ενδιάμεσες κατευθύνσεις. Τα σύνθετα κρουστικά φορτία δρουν σε ένα αντικείμενο σε δύο ή τρία αμοιβαία κάθετα επίπεδα ταυτόχρονα. Τα κρουστικά φορτία σε ένα αεροσκάφος μπορεί να είναι τόσο μη περιοδικά όσο και περιοδικά. Η εμφάνιση κρουστικών φορτίων σχετίζεται με απότομη αλλαγή στην επιτάχυνση, την ταχύτητα ή την κατεύθυνση κίνησης του αεροσκάφους. Τις περισσότερες φορές σε πραγματικές συνθήκες υπάρχει μια πολύπλοκη διαδικασία μονής κρούσης, η οποία είναι ένας συνδυασμός ενός απλού παλμού κρούσης με υπερτιθέμενες ταλαντώσεις.

Τα κύρια χαρακτηριστικά της διαδικασίας σοκ:

νόμοι μεταβολής του χρόνου επιτάχυνσης κρούσης a(t), ταχύτητας V(t) και μετατόπισης X(t) επιτάχυνση κορυφής κρούσης.
διάρκεια επιτάχυνσης κραδασμού εμπρός Tf - χρονικό διάστημα από τη στιγμή εμφάνισης της επιτάχυνσης κραδασμού έως τη στιγμή που αντιστοιχεί στη μέγιστη τιμή της.
ο συντελεστής υπερτιθέμενων διακυμάνσεων της επιτάχυνσης κραδασμού - ο λόγος του συνολικού αθροίσματος των απόλυτων τιμών των αυξήσεων μεταξύ των γειτονικών και των ακραίων τιμών της επιτάχυνσης κραδασμού προς τη διπλασιασμένη τιμή κορυφής του.
ώθηση επιτάχυνσης κρούσης - το ολοκλήρωμα της επιτάχυνσης κρούσης σε χρόνο ίσο με τη διάρκεια της δράσης του.

Σύμφωνα με το σχήμα της καμπύλης της λειτουργικής εξάρτησης των παραμέτρων κίνησης, οι διεργασίες κρούσης χωρίζονται σε απλές και σύνθετες. Οι απλές διεργασίες δεν περιέχουν στοιχεία υψηλής συχνότητας και τα χαρακτηριστικά τους προσεγγίζονται με απλές αναλυτικές συναρτήσεις. Το όνομα της συνάρτησης καθορίζεται από το σχήμα της καμπύλης που προσεγγίζει την εξάρτηση της επιτάχυνσης από το χρόνο (ημιημιτονοειδής, ομοιογενής, ορθογώνια, τριγωνική, πριονωτή, τραπεζοειδής κ.λπ.).

Ένα μηχανικό σοκ χαρακτηρίζεται από ταχεία απελευθέρωση ενέργειας, με αποτέλεσμα τοπικές ελαστικές ή πλαστικές παραμορφώσεις, διέγερση κυμάτων τάσης και άλλες επιπτώσεις, που μερικές φορές οδηγούν σε δυσλειτουργία και καταστροφή της δομής του αεροσκάφους. Το κρουστικό φορτίο που εφαρμόζεται στο αεροσκάφος διεγείρει τις ταχέως αποσβεσμένες φυσικές ταλαντώσεις σε αυτό. Η τιμή της υπερφόρτισης κατά την πρόσκρουση, η φύση και ο ρυθμός κατανομής της τάσης στη δομή του αεροσκάφους καθορίζονται από τη δύναμη και τη διάρκεια της πρόσκρουσης και τη φύση της αλλαγής στην επιτάχυνση. Η πρόσκρουση, που επενεργεί στο αεροσκάφος, μπορεί να προκαλέσει μηχανική καταστροφή του. Ανάλογα με τη διάρκεια, την πολυπλοκότητα της διαδικασίας πρόσκρουσης και τη μέγιστη επιτάχυνσή της κατά τη διάρκεια της δοκιμής, προσδιορίζεται ο βαθμός ακαμψίας των δομικών στοιχείων του αεροσκάφους. Μια απλή κρούση μπορεί να προκαλέσει καταστροφή λόγω της εμφάνισης ισχυρών, αν και βραχυπρόθεσμων υπερβολικών τάσεων στο υλικό. Μια πολύπλοκη πρόσκρουση μπορεί να οδηγήσει στη συσσώρευση μικροπαραμορφώσεων κόπωσης. Δεδομένου ότι ο σχεδιασμός του αεροσκάφους έχει ιδιότητες συντονισμού, ακόμη και μια απλή πρόσκρουση μπορεί να προκαλέσει μια ταλαντωτική αντίδραση στα στοιχεία του, συνοδευόμενη επίσης από φαινόμενα κόπωσης.

Οι μηχανικές υπερφορτώσεις προκαλούν παραμόρφωση και θραύση εξαρτημάτων, χαλάρωση αρμών (συγκολλημένων, με σπείρωμα και πριτσίνια), ξεβίδωμα βιδών και παξιμαδιών, κίνηση μηχανισμών και χειριστηρίων, με αποτέλεσμα να αλλάζει η ρύθμιση και ρύθμιση των συσκευών και να εμφανίζονται άλλες δυσλειτουργίες.

Η καταπολέμηση των βλαβερών επιπτώσεων των μηχανικών υπερφορτώσεων πραγματοποιείται με διάφορους τρόπους: αύξηση της αντοχής της δομής, χρήση εξαρτημάτων και στοιχείων με αυξημένη μηχανική αντοχή, χρήση αμορτισέρ και ειδικής συσκευασίας και ορθολογική τοποθέτηση συσκευών. Τα μέτρα προστασίας από τις βλαβερές συνέπειες των μηχανικών υπερφορτώσεων χωρίζονται σε δύο ομάδες:

μέτρα που στοχεύουν στη διασφάλιση της απαιτούμενης μηχανικής αντοχής και ακαμψίας της δομής·
μέτρα που στοχεύουν στην απομόνωση των δομικών στοιχείων από τις μηχανικές επιδράσεις.

Στην τελευταία περίπτωση, χρησιμοποιούνται διάφορα μέσα απορρόφησης κραδασμών, μονωτικά παρεμβύσματα, αντισταθμιστές και αποσβεστήρες.

Το γενικό καθήκον της δοκιμής ενός αεροσκάφους για φορτία κρούσης είναι ο έλεγχος της ικανότητας ενός αεροσκάφους και όλων των στοιχείων του να εκτελούν τις λειτουργίες τους κατά τη διάρκεια και μετά την πρόσκρουση, δηλ. διατηρούν τις τεχνικές τους παραμέτρους κατά την πρόσκρουση και μετά από αυτήν εντός των ορίων που καθορίζονται στα κανονιστικά και τεχνικά έγγραφα.

Οι κύριες απαιτήσεις για τις δοκιμές πρόσκρουσης σε εργαστηριακές συνθήκες είναι η μέγιστη προσέγγιση του αποτελέσματος μιας δοκιμής πρόσκρουσης σε ένα αντικείμενο με την επίδραση μιας πραγματικής πρόσκρουσης σε φυσικές συνθήκες λειτουργίας και η αναπαραγωγιμότητα της κρούσης.

Κατά την αναπαραγωγή τρόπων φόρτισης κραδασμών σε εργαστηριακές συνθήκες, επιβάλλονται περιορισμοί στο σχήμα του παλμού στιγμιαίας επιτάχυνσης σε συνάρτηση με το χρόνο (Εικ. 2.50), καθώς και στα επιτρεπτά όρια αποκλίσεων σχήματος παλμού. Σχεδόν κάθε κρουστικός παλμός στη βάση του εργαστηρίου συνοδεύεται από παλμό, ο οποίος είναι αποτέλεσμα φαινομένων συντονισμού σε μηχανές τυμπάνων και βοηθητικό εξοπλισμό. Δεδομένου ότι το φάσμα του κρουστικού παλμού είναι κυρίως χαρακτηριστικό της καταστροφικής δράσης της κρούσης, ακόμη και ένας μικρός παλμός που επιτίθεται μπορεί να κάνει τα αποτελέσματα της μέτρησης αναξιόπιστα.

Οι εγκαταστάσεις δοκιμών που προσομοιώνουν μεμονωμένες κρούσεις ακολουθούμενες από κραδασμούς αποτελούν μια ειδική κατηγορία εξοπλισμού για μηχανικές δοκιμές. Οι κρουστικές βάσεις μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με διάφορα κριτήρια (Εικ. 2.5!):

I - σύμφωνα με την αρχή του σχηματισμού παλμών σοκ.

II - από τη φύση των δοκιμών.

III - σύμφωνα με τον τύπο της αναπαραγώγιμης φόρτισης κραδασμών.

IV - σύμφωνα με την αρχή της δράσης.

V - σύμφωνα με την πηγή ενέργειας.

Γενικά, το σχέδιο της βάσης κραδασμών αποτελείται από τα ακόλουθα στοιχεία (Εικ. 2.52): το αντικείμενο δοκιμής, τοποθετημένο σε πλατφόρμα ή δοχείο, μαζί με έναν αισθητήρα υπερφόρτωσης κραδασμών. μέσα επιτάχυνσης για την επικοινωνία της απαιτούμενης ταχύτητας στο αντικείμενο· συσκευή πέδησης? συστήματα ελέγχου· εξοπλισμός καταγραφής για την καταγραφή των διερευνημένων παραμέτρων του αντικειμένου και του νόμου της αλλαγής υπερφόρτωσης κραδασμών. Πρωτεύοντες μετατροπείς? βοηθητικές συσκευές για τη ρύθμιση των τρόπων λειτουργίας του ελεγχόμενου αντικειμένου. τροφοδοτικά απαραίτητα για τη λειτουργία του ελεγχόμενου αντικειμένου και του εξοπλισμού ελέγχου.

Η απλούστερη βάση για δοκιμές πρόσκρουσης σε εργαστηριακές συνθήκες είναι μια βάση που λειτουργεί με βάση την αρχή της πτώσης ενός αντικειμένου δοκιμής στερεωμένου σε ένα φορείο από ένα ορισμένο ύψος, δηλ. χρησιμοποιώντας τη γήινη βαρύτητα για να διασκορπιστεί. Σε αυτή την περίπτωση, το σχήμα του κρουστικού παλμού καθορίζεται από το υλικό και το σχήμα των επιφανειών που συγκρούονται. Σε τέτοιες βάσεις είναι δυνατή η παροχή επιτάχυνσης έως και 80000 m/s2. Στο σχ. Τα σχ. 2.53, α και β δείχνουν τα βασικά πιθανά σχήματα τέτοιων περιπτέρων.

Στην πρώτη έκδοση (Εικ. 2.53, α) ένα ειδικό έκκεντρο 3 με δόντι καστάνιας κινείται από έναν κινητήρα. Όταν το έκκεντρο φτάσει στο μέγιστο ύψος H, το τραπέζι 1 με το αντικείμενο δοκιμής 2 πέφτει στις συσκευές πέδησης 4, οι οποίες του δίνουν ένα χτύπημα. Η υπερφόρτωση κρούσης εξαρτάται από το ύψος της πτώσης H, την ακαμψία των στοιχείων πέδησης h, τη συνολική μάζα του τραπεζιού και το αντικείμενο δοκιμής M και προσδιορίζεται από την ακόλουθη σχέση:

Μεταβάλλοντας αυτήν την τιμή, μπορείτε να λάβετε διαφορετικές υπερφορτώσεις. Στη δεύτερη παραλλαγή (Εικ. 2.53, β), η βάση λειτουργεί σύμφωνα με τη μέθοδο πτώσης.

Οι πάγκοι δοκιμής που χρησιμοποιούν υδραυλική ή πνευματική κίνηση για την επιτάχυνση της μεταφοράς είναι πρακτικά ανεξάρτητοι από τη δράση της βαρύτητας. Στο σχ. Το 2.54 δείχνει δύο επιλογές για κρουστικές πνευματικές βάσεις.

Η αρχή λειτουργίας της βάσης με αεροβόλο (Εικ. 2.54, α) έχει ως εξής. Το συμπιεσμένο αέριο παρέχεται στον θάλαμο εργασίας /. Όταν επιτευχθεί η προκαθορισμένη πίεση, η οποία ελέγχεται από το μανόμετρο, το αυτόματο 2 απελευθερώνει το δοχείο 3, όπου τοποθετείται το αντικείμενο δοκιμής. Κατά την έξοδο από την κάννη 4 του πιστολιού αέρα, το δοχείο έρχεται σε επαφή με τη συσκευή 5, η οποία σας επιτρέπει να μετρήσετε την ταχύτητα του δοχείου. Το πιστόλι αέρα συνδέεται στους στύλους στήριξης μέσω αμορτισέρ β. Ο δεδομένος νόμος πέδησης στο αμορτισέρ 7 εφαρμόζεται αλλάζοντας την υδραυλική αντίσταση του ρέοντος υγρού 9 στο διάκενο μεταξύ της ειδικά διαμορφωμένης βελόνας 8 και της οπής στο αμορτισέρ 7.

Το δομικό διάγραμμα μιας άλλης βάσης πνευματικών κραδασμών, (Εικ. 2.54, β) αποτελείται από ένα αντικείμενο δοκιμής 1, ένα φορείο 2 στο οποίο είναι εγκατεστημένο το αντικείμενο δοκιμής, μια φλάντζα 3 και μια διάταξη πέδησης 4, βαλβίδες 5 που σας επιτρέπουν να δημιουργήσετε η καθορισμένη πίεση αερίου πέφτει στο έμβολο b και στα συστήματα τροφοδοσίας αερίου 7. Η διάταξη πέδησης ενεργοποιείται αμέσως μετά τη σύγκρουση του φορέα και του μαξιλαριού για να αποτραπεί η αναστροφή του φορέα και η παραμόρφωση των κυματομορφών κρούσης. Η διαχείριση τέτοιων περιπτέρων μπορεί να αυτοματοποιηθεί. Μπορούν να αναπαράγουν ένα ευρύ φάσμα φορτίων κρούσης.

Ως συσκευή επιτάχυνσης, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ελαστικά αμορτισέρ, ελατήρια και, σε ορισμένες περιπτώσεις, γραμμικοί ασύγχρονοι κινητήρες.

Οι δυνατότητες σχεδόν όλων των στηριγμάτων κραδασμών καθορίζονται από το σχεδιασμό των διατάξεων πέδησης:

1. Η πρόσκρουση ενός αντικειμένου δοκιμής με μια άκαμπτη πλάκα χαρακτηρίζεται από επιβράδυνση λόγω της εμφάνισης ελαστικών δυνάμεων στη ζώνη επαφής. Αυτή η μέθοδος πέδησης του αντικειμένου δοκιμής καθιστά δυνατή τη λήψη μεγάλων τιμών υπερφορτώσεων με ένα μικρό μέτωπο της ανάπτυξής τους (Εικ. 2.55, α).

2. Για να ληφθούν υπερφορτώσεις σε ένα ευρύ φάσμα, από δεκάδες έως δεκάδες χιλιάδες μονάδες, με χρόνο ανύψωσης από δεκάδες μικροδευτερόλεπτα σε πολλά χιλιοστά του δευτερολέπτου, χρησιμοποιούνται παραμορφώσιμα στοιχεία με τη μορφή πλάκας ή φλάντζας που βρίσκονται σε άκαμπτη βάση. Τα υλικά αυτών των παρεμβυσμάτων μπορεί να είναι χάλυβας, ορείχαλκος, χαλκός, μόλυβδος, καουτσούκ κ.λπ. (Εικ. 2.55, β).

3. Για τη διασφάλιση οποιουδήποτε συγκεκριμένου (δεδομένου) νόμου μεταβολής των n και t σε μικρό εύρος, χρησιμοποιούνται παραμορφώσιμα στοιχεία με τη μορφή μύτης (θραυστήρα), η οποία τοποθετείται μεταξύ της πλάκας της βάσης κρούσης και του υπό δοκιμή αντικειμένου. (Εικ. 2.55, γ).

4. Για την αναπαραγωγή μιας πρόσκρουσης με σχετικά μεγάλη διαδρομή επιβράδυνσης, χρησιμοποιείται μια διάταξη πέδησης, που αποτελείται από μια μολύβδινη, πλαστικά παραμορφώσιμη πλάκα που βρίσκεται στην άκαμπτη βάση της βάσης και μια σκληρή άκρη του αντίστοιχου προφίλ που εισάγεται σε αυτήν ( Εικ. 2.55, δ), στερεωμένο στο αντικείμενο ή την πλατφόρμα της βάσης. Τέτοιες συσκευές πέδησης καθιστούν δυνατή τη λήψη υπερφορτώσεων σε μεγάλο εύρος n(t) με σύντομο χρόνο ανόδου, έως και δεκάδες χιλιοστά του δευτερολέπτου.

5. Ως διάταξη πέδησης μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα ελαστικό στοιχείο με τη μορφή ελατηρίου (Εικ. 2.55, ε) που είναι εγκατεστημένο στο κινητό τμήμα της βάσης κραδασμών. Αυτός ο τύπος πέδησης παρέχει σχετικά μικρές υπερφορτώσεις ημιτονοειδούς με διάρκεια μετρούμενη σε χιλιοστά του δευτερολέπτου.

6. Μια τρυπητή μεταλλική πλάκα, στερεωμένη κατά μήκος του περιγράμματος στη βάση της εγκατάστασης, σε συνδυασμό με ένα άκαμπτο άκρο της πλατφόρμας ή του δοχείου, παρέχει σχετικά μικρές υπερφορτώσεις (Εικ. 2.55, ε).

7. Τα παραμορφώσιμα στοιχεία που είναι εγκατεστημένα στην κινητή πλατφόρμα της βάσης (Εικ. 2.55, g), σε συνδυασμό με ένα άκαμπτο κωνικό σύλληψη, παρέχουν μακροχρόνιες υπερφορτώσεις με χρόνο ανόδου έως και δεκάδες χιλιοστά του δευτερολέπτου.

8. Μια διάταξη πέδησης με παραμορφώσιμη ροδέλα (Εικ. 2.55, h) καθιστά δυνατή τη λήψη μεγάλων διαδρομών επιβράδυνσης για ένα αντικείμενο (έως 200 - 300 mm) με μικρές παραμορφώσεις της ροδέλας.

9. Η δημιουργία σε εργαστηριακές συνθήκες έντονων κρουστικών παλμών με μεγάλα μέτωπα είναι δυνατή όταν χρησιμοποιείται συσκευή πνευματικής πέδησης (Εικ. 2.55, s). Τα πλεονεκτήματα του πνευματικού αποσβεστήρα περιλαμβάνουν την επαναχρησιμοποιήσιμη δράση του, καθώς και τη δυνατότητα αναπαραγωγής παλμών κραδασμών διαφόρων σχημάτων, συμπεριλαμβανομένων εκείνων με σημαντικό προκαθορισμένο μέτωπο.

10. Στην πρακτική της δοκιμής κραδασμών, μια διάταξη πέδησης με τη μορφή υδραυλικού αμορτισέρ έχει γίνει ευρέως χρησιμοποιούμενη (βλ. Εικ. 2.54, α). Όταν το αντικείμενο δοκιμής χτυπήσει το αμορτισέρ, η ράβδος του βυθίζεται στο υγρό. Το υγρό ωθείται προς τα έξω μέσω του στελέχους σύμφωνα με το νόμο που καθορίζεται από το προφίλ της βελόνας ρύθμισης. Αλλάζοντας το προφίλ της βελόνας, είναι δυνατό να πραγματοποιηθούν διαφορετικοί τύποι του νόμου πέδησης. Το προφίλ της βελόνας μπορεί να ληφθεί με υπολογισμό, αλλά είναι πολύ δύσκολο να ληφθεί υπόψη, για παράδειγμα, η παρουσία αέρα στην κοιλότητα του εμβόλου, οι δυνάμεις τριβής σε συσκευές στεγανοποίησης κ.λπ. Επομένως, το υπολογιζόμενο προφίλ πρέπει να διορθωθεί πειραματικά. Έτσι, η υπολογιστική-πειραματική μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απόκτηση του προφίλ που είναι απαραίτητο για την εφαρμογή οποιουδήποτε νόμου πέδησης.

Η δοκιμή πρόσκρουσης σε εργαστηριακές συνθήκες θέτει ορισμένες ειδικές απαιτήσεις για την εγκατάσταση του αντικειμένου. Έτσι, για παράδειγμα, η μέγιστη επιτρεπόμενη κίνηση στην εγκάρσια κατεύθυνση δεν πρέπει να υπερβαίνει το 30% της ονομαστικής τιμής. Τόσο στις δοκιμές αντοχής σε κρούση όσο και στις δοκιμές αντοχής κρούσης, το προϊόν πρέπει να μπορεί να εγκατασταθεί σε τρεις αμοιβαία κάθετες θέσεις με την αναπαραγωγή του απαιτούμενου αριθμού κρουστικών παλμών. Τα χαρακτηριστικά μιας χρήσης του εξοπλισμού μέτρησης και εγγραφής πρέπει να είναι πανομοιότυπα σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων, γεγονός που εγγυάται τη σωστή καταγραφή των αναλογιών των διαφόρων συνιστωσών συχνότητας του μετρούμενου παλμού.

Λόγω της ποικιλίας των λειτουργιών μεταφοράς διαφορετικών μηχανικών συστημάτων, το ίδιο φάσμα κραδασμών μπορεί να προκληθεί από έναν παλμό κρουσμάτων διαφορετικών σχημάτων. Αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχει αντιστοιχία ένα προς ένα μεταξύ κάποιας συνάρτησης χρόνου επιτάχυνσης και του φάσματος κρουσμάτων. Ως εκ τούτου, από τεχνική άποψη, είναι πιο σωστό να προσδιορίζονται προδιαγραφές για δοκιμές κραδασμών που περιέχουν απαιτήσεις για το φάσμα κραδασμών και όχι για το χρονικό χαρακτηριστικό της επιτάχυνσης. Πρώτα απ 'όλα, αυτό αναφέρεται στον μηχανισμό αστοχίας κόπωσης των υλικών λόγω της συσσώρευσης κύκλων φόρτωσης, οι οποίοι μπορεί να διαφέρουν από δοκιμή σε δοκιμή, αν και οι μέγιστες τιμές επιτάχυνσης και τάσης θα παραμείνουν σταθερές.

Κατά τη μοντελοποίηση διαδικασιών σοκ, είναι σκόπιμο να συντεθεί ένα σύστημα καθορισμού παραμέτρων σύμφωνα με τους αναγνωρισμένους παράγοντες που είναι απαραίτητοι για έναν αρκετά πλήρη προσδιορισμό της επιθυμητής τιμής, η οποία μερικές φορές μπορεί να βρεθεί μόνο πειραματικά.

Λαμβάνοντας υπόψη την πρόσκρουση ενός τεράστιου, ελεύθερα κινούμενου άκαμπτου σώματος σε ένα παραμορφώσιμο στοιχείο σχετικά μικρού μεγέθους (για παράδειγμα, σε μια διάταξη πέδησης ενός πάγκου) στερεωμένο σε μια άκαμπτη βάση, απαιτείται ο προσδιορισμός των παραμέτρων της διαδικασίας κρούσης και καθορίζουν τις συνθήκες υπό τις οποίες τέτοιες διαδικασίες θα είναι παρόμοιες μεταξύ τους. Στη γενική περίπτωση της χωρικής κίνησης ενός σώματος, μπορούν να συνταχθούν έξι εξισώσεις, τρεις από τις οποίες δίνουν το νόμο της διατήρησης της ορμής, δύο - τους νόμους διατήρησης της μάζας και της ενέργειας, η έκτη είναι η εξίσωση κατάστασης. Αυτές οι εξισώσεις περιλαμβάνουν τις ακόλουθες ποσότητες: τρεις συνιστώσες ταχύτητας Vx Vy \ Vz> πυκνότητα p, πίεση p και εντροπία. Παραβλέποντας τις δυνάμεις διάχυσης και υποθέτοντας ότι η κατάσταση του παραμορφώσιμου όγκου είναι ισεντροπική, μπορεί κανείς να αποκλείσει την εντροπία από τον αριθμό των καθοριστικών παραμέτρων. Εφόσον λαμβάνεται υπόψη μόνο η κίνηση του κέντρου μάζας του σώματος, είναι δυνατόν να μην συμπεριληφθούν οι συνιστώσες της ταχύτητας Vx, Vy μεταξύ των καθοριστικών παραμέτρων. Vz και συντεταγμένες των σημείων L", Y, Z μέσα στο παραμορφώσιμο αντικείμενο. Η κατάσταση του παραμορφώσιμου όγκου θα χαρακτηρίζεται από τις ακόλουθες καθοριστικές παραμέτρους:

πυκνότητα υλικού p;
πίεση p, η οποία είναι πιο σκόπιμο να ληφθεί υπόψη μέσω της τιμής της μέγιστης τοπικής παραμόρφωσης και της Otmax, θεωρώντας την ως γενικευμένη παράμετρο του χαρακτηριστικού δύναμης στη ζώνη επαφής.
την αρχική ταχύτητα κρούσης V0, η οποία κατευθύνεται κατά μήκος της κάθετης προς την επιφάνεια στην οποία είναι εγκατεστημένο το παραμορφώσιμο στοιχείο.
τρέχουσα ώρα t;
σωματικό βάρος t;
επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης g;
το μέτρο ελαστικότητας των υλικών Ε, αφού η κατάσταση τάσης του σώματος κατά την κρούση (με εξαίρεση τη ζώνη επαφής) θεωρείται ελαστική.
χαρακτηριστική γεωμετρική παράμετρος του σώματος (ή παραμορφώσιμο στοιχείο) Δ.

Σύμφωνα με το θεώρημα TS, οκτώ παράμετροι, τρεις από τις οποίες έχουν ανεξάρτητες διαστάσεις, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη σύνθεση πέντε ανεξάρτητων αδιάστατων συμπλεγμάτων:

Αδιάστατα σύμπλοκα που αποτελούνται από τις καθορισμένες παραμέτρους της διαδικασίας κρούσης θα είναι ορισμένες συναρτήσεις των ανεξάρτητων αδιάστατων συμπλεγμάτων P1-P5.

Οι παράμετροι που θα καθοριστούν περιλαμβάνουν:

τρέχουσα τοπική παραμόρφωση α;
ταχύτητα σώματος V;
δύναμη επαφής P;
ένταση μέσα στο σώμα α.

Επομένως, μπορούμε να γράψουμε λειτουργικές σχέσεις:

Ο τύπος των συναρτήσεων /1, /2, /e, /4 μπορεί να καθοριστεί πειραματικά, λαμβάνοντας υπόψη έναν μεγάλο αριθμό καθοριστικών παραμέτρων.

Εάν, κατά την πρόσκρουση, δεν εμφανιστούν υπολειμματικές παραμορφώσεις στα τμήματα του σώματος εκτός της ζώνης επαφής, τότε η παραμόρφωση θα έχει τοπικό χαρακτήρα και, κατά συνέπεια, το σύμπλοκο R5 = pY^/E μπορεί να αποκλειστεί.

Το μιγαδικό Jl2 = Pttjjjax) ~ Cm ονομάζεται συντελεστής σχετικής μάζας σώματος.

Ο συντελεστής δύναμης αντίστασης στην πλαστική παραμόρφωση Cp σχετίζεται άμεσα με τον χαρακτηριστικό δείκτη δύναμης N (ο συντελεστής συμμόρφωσης του υλικού, ανάλογα με το σχήμα των σωμάτων που συγκρούονται) με την ακόλουθη σχέση:

όπου p είναι η μειωμένη πυκνότητα των υλικών στη ζώνη επαφής. Cm = m/(pa?) είναι η μειωμένη σχετική μάζα των σωμάτων που συγκρούονται, η οποία χαρακτηρίζει τον λόγο της μειωμένης μάζας τους M προς τη μειωμένη μάζα του παραμορφώσιμου όγκου στη ζώνη επαφής. Το xV είναι μια αδιάστατη παράμετρος που χαρακτηρίζει το σχετικό έργο της παραμόρφωσης.

Η συνάρτηση Cp - /z (R1 (Rr, R3, R4) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό υπερφορτώσεων:

Εάν εξασφαλίσουμε την ισότητα των αριθμητικών τιμών των αδιάστατων συμπλεγμάτων IJlt R2, R3, R4 για δύο διεργασίες κρούσης, τότε αυτές οι συνθήκες, π.χ.

θα αποτελέσουν κριτήρια για την ομοιότητα αυτών των διαδικασιών.

Όταν πληρούνται αυτές οι προϋποθέσεις, οι αριθμητικές τιμές των συναρτήσεων /b/g./z» L» me- θα είναι επίσης ίδιες σε παρόμοιες χρονικές στιγμές -V CtZoimax-const. ^r= const; Cp = const, που καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό των παραμέτρων μιας διεργασίας κρούσης με απλό υπολογισμό των παραμέτρων μιας άλλης διαδικασίας. Οι απαραίτητες και επαρκείς απαιτήσεις για τη φυσική μοντελοποίηση των διαδικασιών κρούσης μπορούν να διατυπωθούν ως εξής:

Τα μέρη εργασίας του μοντέλου και του φυσικού αντικειμένου πρέπει να είναι γεωμετρικά παρόμοια.
Τα συμπλέγματα χωρίς διάσταση, που αποτελούνται από καθοριστικές παραμέτρους, πρέπει να πληρούν την προϋπόθεση (2.68). Εισαγωγή παραγόντων κλιμάκωσης.

Πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι κατά τη μοντελοποίηση μόνο των παραμέτρων της διαδικασίας κρούσης, οι καταστάσεις καταπόνησης των σωμάτων (φυσικές και μοντέλου) θα είναι αναγκαστικά διαφορετικές.

Μηχανισμός κρούσης.Στη μηχανική ενός απολύτως άκαμπτου σώματος, η κρούση θεωρείται ως μια διαδικασία που μοιάζει με άλμα, η διάρκεια της οποίας είναι απείρως μικρή. Κατά τη διάρκεια της πρόσκρουσης, στο σημείο επαφής των σωμάτων που συγκρούονται, προκύπτουν μεγάλες, αλλά άμεσα ενεργούμενες δυνάμεις, που οδηγούν σε μια πεπερασμένη μεταβολή της ορμής. Στα πραγματικά συστήματα, οι πεπερασμένες δυνάμεις ενεργούν πάντα σε ένα πεπερασμένο χρονικό διάστημα και η σύγκρουση δύο κινούμενων σωμάτων σχετίζεται με την παραμόρφωσή τους κοντά στο σημείο επαφής και τη διάδοση ενός κύματος συμπίεσης μέσα σε αυτά τα σώματα. Η διάρκεια της κρούσης εξαρτάται από πολλούς φυσικούς παράγοντες: τα ελαστικά χαρακτηριστικά των υλικών των σωμάτων που συγκρούονται, το σχήμα και το μέγεθός τους, τη σχετική ταχύτητα προσέγγισης κ.λπ.

Η μεταβολή της επιτάχυνσης με το χρόνο ονομάζεται κοινώς παλμός επιτάχυνσης κρούσης ή παλμός κρούσης, και ο νόμος της αλλαγής στην επιτάχυνση με το χρόνο ονομάζεται μορφή κρουστικής ώθησης. Οι κύριες παράμετροι του παλμού κρούσης περιλαμβάνουν την επιτάχυνση κορυφαίας κρούσης (υπερφόρτωση), τη διάρκεια της επιτάχυνσης κραδασμού και το σχήμα του παλμού.

Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι απόκρισης προϊόντος σε φορτία κρούσης:

* βαλλιστικός (οιονεί απόσβεση) τρόπος διέγερσης (η περίοδος των φυσικών ταλαντώσεων EI είναι μεγαλύτερη από τη διάρκεια του παλμού διέγερσης).

* οιονεί συντονιστικός τρόπος διέγερσης (η περίοδος των φυσικών ταλαντώσεων EI είναι περίπου ίση με τη διάρκεια του παλμού διέγερσης).

* στατικός τρόπος διέγερσης (η περίοδος των φυσικών ταλαντώσεων ΕΙ είναι μικρότερη από τη διάρκεια του παλμού διέγερσης).

Στη βαλλιστική λειτουργία, η μέγιστη τιμή της επιτάχυνσης EM είναι πάντα μικρότερη από τη μέγιστη επιτάχυνση του παλμού κρούσης. Οιονεί συντονισμός Ο τρόπος διέγερσης οιονεί συντονισμού είναι ο πιο άκαμπτος όσον αφορά το μέγεθος των διεγερμένων επιταχύνσεων (m είναι περισσότερο από 1). Στον στατικό τρόπο διέγερσης, η απόκριση του ΕΔ επαναλαμβάνει πλήρως τον ενεργό παλμό (m=1), τα αποτελέσματα της δοκιμής δεν εξαρτώνται από το σχήμα και τη διάρκεια του παλμού. Οι δοκιμές στη στατική περιοχή είναι ισοδύναμες με τις δοκιμές για τα αποτελέσματα της γραμμικής επιτάχυνσης, αφού μπορεί να θεωρηθεί ως ένα εγκεφαλικό επεισόδιο άπειρης διάρκειας.

Οι δοκιμές πτώσης πραγματοποιούνται με έναν σχεδόν συντονισμένο τρόπο διέγερσης. Η αντοχή στην κρούση αξιολογείται από την ακεραιότητα του σχεδιασμού της μονάδας παραγωγής ενέργειας (χωρίς ρωγμές, τσιπ).

Οι δοκιμές πρόσκρουσης πραγματοποιούνται μετά από δοκιμές πρόσκρουσης υπό ηλεκτρικό φορτίο για να επαληθευτεί η ικανότητα του ED να εκτελεί τις λειτουργίες του υπό συνθήκες μηχανικής κρούσης.

Εκτός από τις βάσεις μηχανικών κραδασμών, χρησιμοποιούνται ηλεκτροδυναμικές και πνευματικές βάσεις. Στις ηλεκτροδυναμικές βάσεις, ένας παλμός ρεύματος διέρχεται από το πηνίο διέγερσης του κινούμενου συστήματος, το πλάτος και η διάρκεια του οποίου καθορίζονται από τις παραμέτρους του παλμού κρούσης. Στις πνευματικές βάσεις, η επιτάχυνση κρούσης επιτυγχάνεται όταν το τραπέζι συγκρούεται με βλήμα που εκτοξεύεται από αεροβόλο.

Τα χαρακτηριστικά των αμορτισέρ ποικίλλουν πολύ: χωρητικότητα φόρτωσης, χωρητικότητα φορτίου - από 1 έως 500 kg, αριθμός παλμών ανά λεπτό (ρυθμιζόμενο) - από 5 έως 120, μέγιστη επιτάχυνση - από 200 έως 6000 g, διάρκεια χτυπημάτων - από 0,4 έως 40 ms.