การทดสอบแรงกระแทก ปรากฏการณ์กระทบ การกระจัดของจุดเมื่อกระทบ

ความพยายามที่จะวิเคราะห์ความเสี่ยงในการบาดเจ็บจากการชกที่ศีรษะด้วยหมัดเปล่า เปรียบเทียบกับการชกในนวม

ทฤษฎีผลกระทบ

การระเบิดในกลไกเป็นปฏิกิริยาระยะสั้นของร่างกายอันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงความเร็ว แรงกระทบขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุที่กระทบและความเร่ง ตามกฎของนิวตัน:

ข้าว. 1 Curve ของการพัฒนาแรงกระแทกในเวลา

F = m*a (1),

ที่ไหน
F - ความแข็งแกร่ง
m คือมวล
เอ - อัตราเร่ง

หากเราพิจารณาผลกระทบอย่างทันท่วงที การโต้ตอบจะใช้เวลาสั้นมาก - จากหนึ่งในหมื่น (ผลกระทบกึ่งยืดหยุ่นในทันที) ไปจนถึงหนึ่งในสิบของวินาที (ผลกระทบที่ไม่ยืดหยุ่น) แรงกระแทกที่จุดเริ่มต้นของการกระแทกจะเพิ่มค่าสูงสุดอย่างรวดเร็ว แล้วลดเหลือศูนย์ (รูปที่ 1) ค่าสูงสุดของมันสามารถมีขนาดใหญ่มาก อย่างไรก็ตาม การวัดหลักของปฏิกิริยาต่อแรงกระแทกไม่ใช่แรง แต่เป็นแรงกระตุ้นจากการกระแทกเป็นตัวเลขเท่ากับพื้นที่ใต้เส้นโค้ง F(t) สามารถคำนวณเป็นอินทิกรัลได้:

(2)

ที่ไหน
S - แรงกระตุ้นช็อก
t1 และ t2 คือเวลาเริ่มต้นและสิ้นสุดของผลกระทบ
F(t) คือการพึ่งพาแรงกระแทก F ณ เวลา t

เนื่องจากกระบวนการชนกันใช้เวลาสั้นมาก ในกรณีของเรา จึงถือได้ว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงความเร็วของวัตถุที่ชนกันในทันที

ในกระบวนการของการกระแทกเช่นเดียวกับปรากฏการณ์ทางธรรมชาติใด ๆ จะต้องปฏิบัติตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติที่จะเขียนสมการต่อไปนี้:

E1 + E2 = E'1 + E'2 + E1p + E2p (3)

ที่ไหน
E1 และ E2 เป็นพลังงานจลน์ของวัตถุที่หนึ่งและที่สองก่อนการกระแทก
E'1 และ E'2 - พลังงานจลน์หลังการกระแทก
E1p และ E2p เป็นพลังงานของการสูญเสียระหว่างการกระแทกในร่างกายที่หนึ่งและที่สองอี

ความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานจลน์หลังการกระแทกกับพลังงานการสูญเสียเป็นหนึ่งในปัญหาหลักในทฤษฎีการกระแทก

ลำดับของปรากฏการณ์ทางกลเมื่อกระทบเป็นลำดับแรกเกิดความผิดปกติของร่างกาย ในระหว่างนั้นพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่จะถูกแปลงเป็นพลังงานศักย์ของการเสียรูปยืดหยุ่น พลังงานศักย์จะถูกแปลงกลับเป็นพลังงานจลน์ ขึ้นอยู่กับว่าส่วนใดของพลังงานศักย์ที่เข้าสู่พลังงานจลน์ และส่วนใดที่สูญเสียไป โดยความร้อนและการเปลี่ยนรูปจะกระจายไป ผลกระทบสามประเภทมีความโดดเด่น:

1. ยืดหยุ่นได้ดีเยี่ยมพลังงานกลทั้งหมดถูกอนุรักษ์ไว้ นี่คือรูปแบบการชนในอุดมคติ อย่างไรก็ตาม ในบางกรณี เช่น ในกรณีของการกระทบลูกบิลเลียด รูปแบบการกระแทกนั้นใกล้เคียงกับการกระแทกที่ยืดหยุ่นอย่างสมบูรณ์
2. ผลกระทบที่ไม่ยืดหยุ่นอย่างยิ่ง– พลังงานการเปลี่ยนรูปจะถูกแปลงเป็นความร้อนโดยสมบูรณ์ ตัวอย่าง: การกระโดดและการลงจากหลังม้า การชนลูกบอลดินน้ำมันกับกำแพง ฯลฯ ด้วยการกระแทกที่ไม่ยืดหยุ่นอย่างสมบูรณ์ ความเร็วของวัตถุที่มีปฏิสัมพันธ์กันหลังจากการกระแทกจะเท่ากัน (ร่างกายติดกัน)
3. ผลกระทบที่ไม่ยืดหยุ่นบางส่วน- ส่วนหนึ่งของพลังงานการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นจะถูกแปลงเป็นพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่

ในความเป็นจริง ผลกระทบทั้งหมดไม่ยืดหยุ่นทั้งหมดหรือบางส่วน นิวตันเสนอให้กำหนดลักษณะผลกระทบที่ไม่ยืดหยุ่นจากปัจจัยการกู้คืนที่เรียกว่า เท่ากับอัตราส่วนของความเร็วของวัตถุที่มีปฏิสัมพันธ์หลังและก่อนการกระแทก ยิ่งค่าสัมประสิทธิ์นี้เล็กลงเท่าใด ก็ยิ่งใช้พลังงานมากขึ้นกับส่วนประกอบที่ไม่ใช่จลนศาสตร์ E1p และ E2p (ความร้อน การเสียรูป) ในทางทฤษฎี ไม่สามารถหาค่าสัมประสิทธิ์นี้ได้ มันถูกกำหนดโดยเชิงประจักษ์และสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:

ที่ไหน
v1 , v2 คือความเร็วของวัตถุก่อนการกระทบ
v'1, v'2 - หลังจากผลกระทบ

ที่ k = 0 ผลกระทบจะไม่ยืดหยุ่นอย่างยิ่ง และที่ k = 1 ผลกระทบจะไม่ยืดหยุ่นอย่างยิ่ง ปัจจัยการฟื้นตัวขึ้นอยู่กับคุณสมบัติความยืดหยุ่นของร่างกายที่ชนกัน ตัวอย่างเช่น มันจะแตกต่างออกไปเมื่อลูกเทนนิสกระทบพื้นและแร็กเก็ตที่แตกต่างกันในประเภทและคุณภาพที่แตกต่างกัน ค่าสัมประสิทธิ์การคืนตัวไม่ได้เป็นเพียงลักษณะของวัสดุเท่านั้น เนื่องจากยังขึ้นอยู่กับความเร็วของการกระทบกระแทกด้วย ซึ่งจะลดลงตามความเร็วที่เพิ่มขึ้น คู่มือนี้ให้ค่าปัจจัยการกู้คืนสำหรับวัสดุบางอย่างสำหรับความเร็วกระแทกที่น้อยกว่า 3 m/s

ชีวกลศาสตร์ของการกระทำผลกระทบ

การกระทบทางชีวกลศาสตร์เรียกว่าการกระทำซึ่งเป็นผลมาจากผลกระทบทางกล ในการเคาะจังหวะมี:

1. แบ็คสวิง- การเคลื่อนไหวที่นำหน้าการเคลื่อนไหวของการกระแทกและทำให้ระยะห่างระหว่างตัวเชื่อมกระแทกของร่างกายกับวัตถุที่มีการกระแทกนั้นเพิ่มขึ้น ระยะนี้เป็นตัวแปรมากที่สุด
2. การเคลื่อนไหวช็อก- ตั้งแต่ปลายวงสวิงไปจนถึงจุดเริ่มต้นของการสไตรค์
3. ปฏิสัมพันธ์ผลกระทบ (หรือผลกระทบจริง)- การชนกันของวัตถุที่ชนกัน
4. การเคลื่อนไหวหลังการกระแทก- การเคลื่อนไหวของข้อต่อกระแทกของร่างกายหลังจากการสิ้นสุดการสัมผัสกับวัตถุที่มีการกระแทก

ด้วยการกระแทกทางกล ความเร็วของตัววัตถุ (เช่น ลูกบอล) หลังจากการกระแทกยิ่งสูง ความเร็วของตัวเชื่อมโยงการกระแทกในทันทีก่อนการกระแทกก็จะยิ่งมากขึ้น ด้วยการนัดหยุดงานในกีฬาไม่จำเป็นต้องพึ่งพาอาศัยกัน ตัวอย่างเช่น เมื่อเสิร์ฟในเทนนิส การเพิ่มความเร็วของแร็กเกตอาจทำให้ความเร็วของลูกบอลลดลง เนื่องจากมวลของแรงกระแทกระหว่างจังหวะที่ทำโดยนักกีฬาไม่คงที่: ขึ้นอยู่กับการประสานงานของการเคลื่อนไหวของเขา . ตัวอย่างเช่น หากทำการตีโดยการงอข้อมือหรือด้วยมือที่ผ่อนคลาย เฉพาะมวลของแร็กเกตและมือเท่านั้นที่จะโต้ตอบกับลูกบอล หากในขณะที่เกิดการกระแทก ตัวเชื่อมโยงที่สะดุดตาได้รับการแก้ไขโดยกิจกรรมของกล้ามเนื้อคู่อริและเป็นตัวแทนของร่างกายที่แข็งแรงเพียงชิ้นเดียว มวลของลิงก์ทั้งหมดนี้จะมีส่วนในการโต้ตอบการกระแทก

บางครั้งนักกีฬาขว้างสองนัดด้วยความเร็วเท่ากัน แต่ความเร็วของลูกบอลหรือแรงพัดนั้นแตกต่างกัน เนื่องจากมวลกระแทกไม่เท่ากัน ค่าของมวลกระทบสามารถใช้เป็นเกณฑ์สำหรับประสิทธิผลของเทคนิคการกระแทกได้ เนื่องจากการคำนวณมวลการกระแทกค่อนข้างยาก ประสิทธิภาพของปฏิกิริยาโต้ตอบจึงถูกประเมินโดยอัตราส่วนของความเร็วของกระสุนปืนหลังการกระแทกและความเร็วขององค์ประกอบกระแทกก่อนการกระแทก ตัวบ่งชี้นี้แตกต่างกันในการนัดหยุดงานประเภทต่างๆ ตัวอย่างเช่น ในฟุตบอล จะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 1.20 ถึง 1.65 ก็ขึ้นอยู่กับน้ำหนักตัวของนักกีฬาด้วย

นักกีฬาบางคนที่มีแรงกระแทกสูงมาก (ในการชกมวย วอลเลย์บอล ฟุตบอล ฯลฯ) ไม่ได้มีความแข็งแรงของกล้ามเนื้อมากนัก แต่พวกเขาสามารถสื่อสารด้วยความเร็วสูงไปยังส่วนที่โดดเด่นและในขณะที่เกิดการกระแทกจะมีปฏิสัมพันธ์กับวัตถุที่ถูกกระแทกด้วยมวลกระแทกขนาดใหญ่

การกระทำกีฬาที่โดดเด่นหลายอย่างไม่ถือว่าเป็นการนัดหยุดงาน "บริสุทธิ์" ซึ่งเป็นพื้นฐานของทฤษฎีที่ได้อธิบายไว้ข้างต้น ในทฤษฎีการกระแทกในกลศาสตร์ สันนิษฐานว่าการกระแทกเกิดขึ้นเร็วมากและแรงกระแทกนั้นใหญ่มากจนไม่สามารถละเลยแรงอื่นๆ ได้ ในการดำเนินการที่โดดเด่นหลายอย่างในกีฬา ข้อสันนิษฐานเหล่านี้ไม่สมเหตุสมผล เวลาที่กระทบในพวกเขาถึงแม้จะสั้น แต่ก็ยังไม่สามารถละเลยได้ เส้นทางของการปะทะกันซึ่งวัตถุที่ชนกันจะเคลื่อนที่เข้าหากันระหว่างการกระแทกสามารถสูงถึง 20-30 ซม.

ดังนั้น โดยหลักการแล้วในการดำเนินการกระทบกีฬา สามารถเปลี่ยนปริมาณการเคลื่อนไหวในระหว่างการกระแทกได้เนื่องจากการกระทำของแรงที่ไม่เกี่ยวข้องกับตัวกระทบเอง หากการเชื่อมโยงการกระแทกระหว่างการกระแทกถูกเร่งเพิ่มเติมเนื่องจากการทำงานของกล้ามเนื้อ แรงกระตุ้นการกระแทก และด้วยเหตุนี้ ความเร็วการออกของโพรเจกไทล์จึงเพิ่มขึ้น หากทำให้ช้าลงโดยพลการ แรงกระตุ้นจากแรงกระแทกและความเร็วในการบินขึ้นจะลดลง (ซึ่งบางครั้งจำเป็นสำหรับช็อตที่สั้นลงอย่างแม่นยำ เช่น เมื่อส่งบอลให้คู่หู) ท่าการตีบางท่าซึ่งโมเมนตัมที่เพิ่มขึ้นในระหว่างการตีนั้นมีขนาดใหญ่มาก โดยทั่วไปแล้วจะเป็นสิ่งที่อยู่ระหว่างการขว้างและการตี

การประสานกันของการเคลื่อนไหวกับการระเบิดที่ทรงพลังที่สุดนั้นอยู่ภายใต้ข้อกำหนดสองประการ:

1. การสื่อสารด้วยความเร็วสูงสุดไปยังลิงค์ที่กระทบโดยช่วงเวลาที่สัมผัสกับร่างกายที่ถูกกระแทก ในระยะของการเคลื่อนไหวนี้ จะใช้วิธีการเดียวกันในการเพิ่มความเร็วเหมือนกับการเคลื่อนไหวอื่นๆ
2. การเพิ่มขึ้นของมวลกระแทกในขณะที่กระทบ สิ่งนี้ทำได้โดย "แก้ไข" การเชื่อมโยงแต่ละส่วนของส่วนที่โดดเด่นโดยเปิดกล้ามเนื้อคู่อริพร้อมกันและเพิ่มรัศมีของการหมุน ตัวอย่างเช่น ในการชกมวยและคาราเต้ แรงตีด้วยมือขวาจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าโดยประมาณ หากแกนหมุนเคลื่อนผ่านใกล้กับข้อไหล่ซ้าย เทียบกับการตีที่แกนหมุนประจวบกับแกนตามยาวตรงกลางลำตัว .

เวลาในการกระแทกสั้นมากจนไม่สามารถแก้ไขข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นได้ ดังนั้นความแม่นยำของการตีจึงมั่นใจได้โดยการกระทำที่ถูกต้องระหว่างการสวิงและการเคลื่อนไหวที่โดดเด่น ตัวอย่างเช่น ในฟุตบอล ตำแหน่งของขารองรับจะกำหนดความแม่นยำของเป้าหมายสำหรับผู้เริ่มต้นประมาณ 60-80%

ยุทธวิธีของการแข่งขันกีฬามักต้องการการโจมตีที่ไม่คาดคิดสำหรับศัตรู ("ซ่อนเร้น") สิ่งนี้ทำได้โดยการดำเนินการนัดหยุดงานโดยไม่ต้องเตรียมการ (บางครั้งแม้จะไม่มีการแกว่ง) หลังจากการเคลื่อนไหวที่หลอกลวง (เล่ห์เหลี่ยม) ฯลฯ ลักษณะทางชีวกลศาสตร์ของการนัดหยุดงานเปลี่ยนไปเนื่องจากมักจะดำเนินการในกรณีเช่นนี้เนื่องจากการกระทำของส่วนปลายเท่านั้น ( โดนข้อมือ)

ส่วนปลาย - [เช่น end, phalanx] (distalis) - จุดสิ้นสุดของกล้ามเนื้อหรือกระดูกของแขนขาหรือโครงสร้างทั้งหมด (phalanx, กล้ามเนื้อ) ห่างจากร่างกายมากที่สุด

ต่อยแบบมีนวมชกมวยและไม่มี

เมื่อเร็ว ๆ นี้ ในวงการกีฬาบางวง มีการถกเถียงกันอย่างจริงจังเกี่ยวกับการบาดเจ็บที่สมองของหมัดด้วยนวมชกมวยมากกว่าการชกด้วยมือเปล่า ลองหาคำตอบสำหรับคำถามนี้โดยใช้ข้อมูลการวิจัยที่มีอยู่และกฎพื้นฐานของฟิสิกส์

ความคิดดังกล่าวมาจากไหน? ผมกล้าแนะนำว่าส่วนใหญ่จากการสังเกตขั้นตอนการตีกระสอบมวย มีการศึกษาวิจัยที่ Smith และ Hemil ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1986 ได้วัดความเร็วหมัดของนักกีฬาและความเร็วของกระสอบทรายในผลงานของพวกเขาที่ตีพิมพ์ในปี 1986 พูดอย่างเคร่งครัดอันตรายจากการถูกกระทบกระแทกนั้นพิจารณาจากปริมาณความเร่งของศีรษะไม่ใช่ด้วยความเร็ว อย่างไรก็ตาม ตามความเร็วของกระเป๋าที่รายงาน เราสามารถตัดสินความเร่งทางอ้อมได้เพียงทางอ้อมเท่านั้น เนื่องจาก สันนิษฐานว่าความเร็วนี้ได้รับการพัฒนาในช่วงเวลาสั้น ๆ ของการกระแทก

กระเป๋าถูกตีด้วยสามวิธี: ด้วยกำปั้นเปล่า ถุงมือคาราเต้ และนวมชกมวย อันที่จริง ความเร็วของกระเป๋าเมื่อถูกโจมตีด้วยถุงมือนั้นสูงกว่าเมื่อถูกหมัดประมาณ 15% พิจารณาภูมิหลังทางกายภาพของการศึกษา ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ผลกระทบทั้งหมดไม่ยืดหยุ่นเพียงบางส่วน และพลังงานส่วนหนึ่งของลิงค์กระทบถูกใช้ไปกับการเสียรูปที่เหลือของโพรเจกไทล์ พลังงานที่เหลือใช้เพื่อส่งพลังงานจลน์ให้กับโพรเจกไทล์ ส่วนแบ่งของพลังงานนี้มีลักษณะเป็นปัจจัยการกู้คืน

ให้เราจองทันทีเพื่อความชัดเจนมากขึ้นว่าเมื่อพิจารณาพลังงานความเครียดและพลังงานของการเคลื่อนที่เชิงการแปล พลังงานความเครียดขนาดใหญ่มีบทบาทเชิงบวกเพราะ พลังงานเหลือน้อยลงสำหรับการเคลื่อนที่ไปข้างหน้า ในกรณีนี้ เรากำลังพูดถึงการเปลี่ยนรูปยางยืดที่ไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพ ในขณะที่พลังงานของการเคลื่อนที่เชิงแปลนั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับการเร่งความเร็วและเป็นอันตรายต่อสมอง

คำนวณปัจจัยการกู้คืนของถุงชกมวยตามข้อมูลที่ Smith และ Hemil ได้รับ น้ำหนักกระเป๋า 33 กก. ผลการทดลองแสดงให้เห็นความแตกต่างเล็กน้อยของความเร็วกำปั้นสำหรับถุงมือประเภทต่างๆ (กำปั้นเปล่า: 11.03±1.96 ม./วินาที ในถุงมือคาราเต้: 11.89±2.10 ม./วินาที ในถุงมือชกมวย: 11.57±3.43 ม./วินาที) ความเร็วหมัดเฉลี่ย 11.5 m/s พบความแตกต่างของแรงกระตุ้นของถุงลมนิรภัยสำหรับถุงมือประเภทต่างๆ การชกด้วยนวมชกมวยทำให้เกิดโมเมนตัมถุง (53.73±15.35 Ns) มากกว่าหมัดเปล่า (46.4±17.40 Ns) หรือถุงมือคาราเต้ (42.0±18.7 Ns) ซึ่งมีค่าเกือบเท่ากัน ในการกำหนดความเร็วของถุงจากโมเมนตัม คุณต้องหารโมเมนตัมของถุงด้วยมวลดังนี้

วี = p/m (5)

ที่ไหน
v คือความเร็วของถุง
p คือโมเมนตัมของถุง
m คือมวลของถุง

โดยใช้สูตรคำนวณ Recovery factor (4) และสมมติว่าความเร็วของหมัดหลังการกระแทกเป็นศูนย์ เราจะได้ค่าสำหรับการตีเปล่าประมาณ 0.12 กล่าวคือ k = 12% สำหรับกรณีชกต่อยกับนวมชกมวย k = 14% สิ่งนี้เป็นการยืนยันประสบการณ์ชีวิตของเรา การกระแทกกระสอบชกนั้นแทบจะไม่ยืดหยุ่นเลย และใช้พลังงานกระทบเกือบทั้งหมดในการเสียรูป

ควรสังเกตแยกต่างหากว่าหมัดในถุงมือคาราเต้มีความเร็วสูงสุด โมเมนตัมของกระเป๋าเมื่อโดนถุงมือคาราเต้นั้นเล็กที่สุด หมัดเปล่าในการศึกษานี้อยู่ตรงกลาง สิ่งนี้สามารถอธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่านักกีฬากลัวที่จะเจ็บมือ และลดความเร็วและแรงของการตีกลับแบบสะท้อนกลับ เมื่อโดนถุงมือคาราเต้ ความกลัวดังกล่าวไม่ได้เกิดขึ้น

จะเกิดอะไรขึ้นถ้าคุณโดนหัว? ให้เราหันไปดูการศึกษาอื่นในปี 2548 โดย Valilko, Viano และ Beer ซึ่งตรวจสอบการชกต่อยด้วยถุงมือบนหุ่นจำลองที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ (รูปที่ 2) ในงานนี้ มีการศึกษาพารามิเตอร์การกระแทกและผลกระทบที่ศีรษะและคอของหุ่นจำลองทั้งหมดโดยละเอียด ช่วงคอของหุ่นเป็นสปริงโลหะยืดหยุ่นได้ ดังนั้นรุ่นนี้จึงถือได้ว่าเป็นนางแบบของนักมวยที่พร้อมจะตีด้วยกล้ามเนื้อคอเกร็ง ลองใช้ข้อมูลการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของศีรษะของหุ่นจำลองและคำนวณปัจจัยการกู้คืน (k) สำหรับการกระแทกศีรษะโดยตรง

ข้าว. 2 การศึกษา Valilko, Viano และ Bira - นักมวยตีหุ่น

ความเร็วของเข็มเฉลี่ยก่อนกระทบคือ 9.14 ม./วินาที และความเร็วของแกนกลางหลังการกระแทกเฉลี่ย 2.97 ม./วินาที ดังนั้น ตามสูตรเดียวกัน (4) ปัจจัยการกู้คืน k = 32% ซึ่งหมายความว่า 32% ของพลังงานเข้าไปในการเคลื่อนไหวจลนศาสตร์ของศีรษะ และ 68% เข้าไปในการเปลี่ยนรูปของคอและถุงมือ เมื่อพูดถึงพลังงานการเปลี่ยนรูปคอ เราไม่ได้พูดถึงการเสียรูปทางเรขาคณิต (ความโค้ง) ของบริเวณปากมดลูก แต่เกี่ยวกับพลังงานที่กล้ามเนื้อคอ (ในกรณีนี้คือสปริง) ที่ใช้เพื่อให้ศีรษะอยู่กับที่ อันที่จริงนี่คือพลังงานของการต้านทานการกระแทก การเปลี่ยนรูปของใบหน้าของนางแบบและกะโหลกศีรษะของใบหน้ามนุษย์นั้นไม่เป็นปัญหา กระดูกมนุษย์เป็นวัสดุที่แข็งแรงมาก ในตาราง. 1 แสดงค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่น (โมดูลัสของ Young) ของวัสดุหลายชนิด ยิ่งค่าสัมประสิทธิ์นี้มากเท่าไร วัสดุก็จะยิ่งแข็งขึ้นเท่านั้น ตารางแสดงให้เห็นว่าในแง่ของความแข็งแกร่ง กระดูกนั้นด้อยกว่าคอนกรีตเล็กน้อย

ตารางที่ 1 ค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่น (Young's moduli) ของวัสดุต่างๆ

อะไรคือปัจจัยการกู้คืนสำหรับการกระแทกที่ศีรษะด้วยหมัดเปล่า? ไม่มีการศึกษาเกี่ยวกับเรื่องนี้ แต่ให้ลองคิดหาผลที่อาจเกิดขึ้น เมื่อชกเช่นเดียวกับเมื่อกดปุ่มด้วยถุงมือ กล้ามเนื้อคอจะดึงพลังงานส่วนใหญ่ไป ซึ่งแน่นอนว่ามันตึง ในงานของ Valilko, Viano และ Beer เป็นไปไม่ได้ที่จะแยกพลังงานการเปลี่ยนรูปของถุงมือออกจากพลังงานการเปลี่ยนรูปที่คอของหุ่นจำลอง แต่สามารถสันนิษฐานได้ว่าส่วนแบ่งของสิงโตของพลังงานการเปลี่ยนรูปทั้งหมดได้เข้าสู่การเปลี่ยนรูปที่คอแล้ว ดังนั้น จึงสรุปได้ว่าเมื่อตีด้วยหมัดเปล่า ค่าสัมประสิทธิ์การกู้คืนจะต่างกันไม่เกิน 2-5% เมื่อเทียบกับการตีด้วยถุงมือ เช่นเดียวกับงานของ Smith และ Hemil ซึ่งมีความแตกต่างกัน 2% เห็นได้ชัดว่าความแตกต่าง 2% ไม่มีนัยสำคัญ

การคำนวณข้างต้นทำบนพื้นฐานของข้อมูลเกี่ยวกับความเร่งเป็นเส้นตรงของศีรษะหลังการกระแทก แต่สำหรับความซับซ้อนสัมพัทธ์ทั้งหมด พวกเขาอยู่ห่างไกลจากการคาดการณ์ถึงความบอบช้ำทางจิตใจจากการระเบิด นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Holborn ซึ่งทำงานกับแบบจำลองเจลของสมองในปี 1943 เป็นหนึ่งในคนกลุ่มแรกๆ ที่เสนอการเร่งความเร็วในการหมุนของศีรษะเป็นพารามิเตอร์หลักของการบาดเจ็บที่สมอง Ommai et al. รายงานว่าการเร่งความเร็วในการหมุนที่ 4500 rad/s2 ส่งผลให้เกิดการกระทบกระเทือนและการบาดเจ็บของแกนซอนอย่างรุนแรง งานก่อนหน้านี้โดยผู้เขียนคนเดียวกันระบุว่าความเร่งในการหมุนที่สูงกว่า 1800 rad/s2 มีโอกาส 50% ของการถูกกระทบกระแทก บทความโดย Valilko, Viano และ Bira ให้พารามิเตอร์ของการโจมตีที่แตกต่างกัน 18 ครั้ง หากเราใช้นักมวยคนเดียวกันและหมัดของเขาด้วยความเร็วมือ 9.5 m / s และหมัดด้วยความเร็ว 6.7 m / s ในกรณีแรกค่าสัมประสิทธิ์การกู้คืนคือ 32% และในวินาทีคือ 49 แล้ว %. จากการคำนวณทั้งหมดของเรา ปรากฎว่าผลกระทบที่สองนั้นเจ็บปวดกว่า: ปัจจัยการฟื้นตัวที่สูงขึ้น (ใช้พลังงานมากขึ้นในการเคลื่อนไปข้างหน้าของศีรษะ) มวลที่มีประสิทธิภาพมาก (2.1 กก. และ 4.4 กก.) สูงขึ้นเล็กน้อย ความเร่งของศีรษะ (67 g และ 68 g ) อย่างไรก็ตาม หากเราเปรียบเทียบความเร่งในการหมุนของส่วนหัวที่เกิดจากแรงกระแทกทั้งสองนี้ เราจะเห็นว่าการกระแทกแรกทำให้เกิดบาดแผลมากกว่า (7723 rad/s2 และ 5209 rad/s2 ตามลำดับ) นอกจากนี้ ความแตกต่างของตัวเลขค่อนข้างมีนัยสำคัญ ข้อเท็จจริงนี้บ่งชี้ว่าความบอบช้ำทางจิตใจของการระเบิดขึ้นอยู่กับตัวแปรจำนวนมาก และเราไม่สามารถชี้นำโดยแรงกระตุ้น p = mv เท่านั้นเมื่อประเมินประสิทธิภาพของการระเบิด สิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่นี่คือสถานที่ของการกระแทกเพื่อทำให้ศีรษะหมุนได้มากที่สุด จากข้อมูลข้างต้น ปรากฎว่าปัจจัยนวมชกมวยในการบาดเจ็บและการถูกกระทบกระแทกไม่ได้มีบทบาทหลัก

เมื่อสรุปบทความของเราแล้ว เราสังเกตสิ่งต่อไปนี้ ปัจจัยที่ส่งผลต่อการบาดเจ็บที่สมองเมื่อชกด้วยและไม่มีนวมชกมวยไม่มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญและสามารถเปลี่ยนแปลงได้ในทิศทางเดียวหรืออย่างอื่นขึ้นอยู่กับนักมวยและประเภทของหมัด ปัจจัยที่สำคัญกว่ามากที่มีอิทธิพลต่อการถูกกระทบกระแทกนั้นอยู่นอกระนาบที่พิจารณา เช่น ประเภทและตำแหน่งของการกระแทกที่ศีรษะ ซึ่งกำหนดโมเมนต์การหมุนของมัน

ในขณะเดียวกัน เราก็ไม่ควรลืมว่านวมชกมวยได้รับการออกแบบมาเพื่อปกป้องเนื้อเยื่ออ่อนของใบหน้าเป็นหลัก การโจมตีโดยไม่สวมถุงมือจะทำให้กระดูก ข้อต่อ และเนื้อเยื่ออ่อนเสียหายทั้งในตัวผู้โจมตีและนักกีฬาที่ถูกโจมตี อาการบาดเจ็บที่พบบ่อยและเจ็บปวดที่สุดคืออาการบาดเจ็บที่เรียกว่า "สนับมือของนักมวย"

สนับมือของนักมวยเป็นคำศัพท์ที่รู้จักกันดีในเวชศาสตร์การกีฬาที่ใช้อธิบายอาการบาดเจ็บที่มือ - ความเสียหายต่อแคปซูลข้อต่อของข้อต่อ metacarpophalangeal (ปกติคือ II หรือ III) คือเส้นใยที่ยึดเอ็นกล้ามเนื้อยืดของนิ้วมือ

อันตรายจากการติดเชื้อต่าง ๆ รวมถึงไวรัสตับอักเสบซีหรือไวรัสเอชไอวี และผลที่ตามมาอีกมากมาย ซึ่งรวมถึงรูปลักษณ์ที่ไม่สวย ปฏิเสธอย่างยิ่งต่อวิทยานิพนธ์ที่ว่าการต่อสู้ด้วยมือเปล่านั้นปลอดภัยต่อสุขภาพมากกว่า

ข้อมูลอ้างอิง:

1. ลาแมช พ.ศ. การบรรยายเกี่ยวกับชีวกลศาสตร์ https://www.dvgu.ru/meteo/book/BioMechan.htm
2. Smith PK, Hamill J. ผลกระทบของประเภทถุงมือต่อยและระดับทักษะต่อการถ่ายโอนโมเมนตัม พ.ศ. 2529 เจ. ฮุม. ย้าย สตั๊ด. เล่มที่ 12 หน้า 153-161.
3. Walilko T.J. , Viano D.C. และ Bir C.A. ชีวกลศาสตร์ของศีรษะสำหรับนักมวยโอลิมปิกต่อยหน้า พ.ศ. 2548 บร. เจสปอร์ต เมด เล่มที่.39, pp.710-719
4 Holboun A.H.S. กลศาสตร์ของการบาดเจ็บที่ศีรษะ 2486 มีดหมอ. เล่มที่ 2, หน้า 438-441.
5. Ommaya A.K. , Goldsmith W. , Thibault L. ชีวกลศาสตร์และระบบประสาทของการบาดเจ็บที่ศีรษะในผู้ใหญ่และในเด็ก พ.ศ. 2545 ดร. เจ. ศัลยกรรม. เล่มที่ 16 ฉบับที่ 3 หน้า 220–242

6. sportmedicine.ru

ในกลศาสตร์ การกระทบคือการกระทำทางกลของวัตถุ ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงอย่างจำกัดในความเร็วของจุดของมันในช่วงเวลาสั้นๆ อย่างไม่สิ้นสุด การเคลื่อนที่แบบกระทบกระแทกเป็นการเคลื่อนที่ที่เกิดขึ้นจากการปฏิสัมพันธ์ครั้งเดียวของร่างกาย (ตัวกลาง) กับระบบที่กำลังพิจารณา โดยมีเงื่อนไขว่าช่วงที่เล็กที่สุดของการสั่นตามธรรมชาติของระบบหรือค่าคงที่ของเวลาจะเท่ากันหรือมากกว่าเวลาของการโต้ตอบ

ในระหว่างการกระทบกระแทกที่จุดที่กำลังพิจารณา ความเร่งของแรงกระแทก ความเร็ว หรือการกระจัดจะถูกกำหนด ผลกระทบและปฏิกิริยาดังกล่าวรวมกันเรียกว่ากระบวนการกระทบ แรงกระแทกทางกลอาจเป็นแบบเดี่ยว แบบหลายชั้น และแบบซับซ้อน กระบวนการกระแทกแบบเดี่ยวและแบบหลายขั้นตอนสามารถส่งผลกระทบต่อเครื่องมือในทิศทางตามยาว แนวขวาง และระดับกลางใดๆ โหลดกระแทกที่ซับซ้อนกระทำบนวัตถุในระนาบตั้งฉากร่วมกันสองหรือสามระนาบพร้อมกัน แรงกระแทกบนเครื่องบินสามารถเป็นได้ทั้งแบบไม่เป็นระยะและแบบเป็นระยะ การเกิดแรงกระแทกนั้นสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในการเร่งความเร็ว ความเร็ว หรือทิศทางการเคลื่อนที่ของเครื่องบิน ส่วนใหญ่แล้วในสภาพจริงจะมีกระบวนการช็อตครั้งเดียวที่ซับซ้อน ซึ่งเป็นการรวมกันของพัลส์ช็อตอย่างง่ายที่มีการสั่นทับ

ลักษณะสำคัญของกระบวนการช็อต:

• กฎการเปลี่ยนแปลงในเวลาเร่งกระแทก a(t), ความเร็ว V(t) และการกระจัด X(t) ความเร่งสูงสุดของการกระแทก
• ระยะเวลาของการเร่งความเร็วช็อตด้านหน้า Tf - ช่วงเวลาจากช่วงเวลาที่เกิดการเร่งความเร็วช็อตจนถึงช่วงเวลาที่สอดคล้องกับค่าสูงสุด
• ค่าสัมประสิทธิ์ความผันผวนของการเร่งความเร็วช็อตซ้อนทับ - อัตราส่วนของผลรวมทั้งหมดของค่าสัมบูรณ์ของการเพิ่มขึ้นระหว่างค่าที่อยู่ติดกันและค่าสูงสุดของการเร่งความเร็วช็อตต่อค่าสูงสุดสองเท่า
• แรงกระตุ้นการเร่งผลกระทบ - ส่วนประกอบสำคัญของการเร่งผลกระทบในช่วงเวลาหนึ่งเท่ากับระยะเวลาของการกระทำ

ตามรูปร่างของเส้นโค้งของการพึ่งพาอาศัยการทำงานของพารามิเตอร์การเคลื่อนไหว กระบวนการกระแทกแบ่งออกเป็นแบบง่ายและซับซ้อน กระบวนการอย่างง่ายไม่มีส่วนประกอบที่มีความถี่สูงและคุณลักษณะนั้นถูกประมาณโดยฟังก์ชันการวิเคราะห์อย่างง่าย ชื่อของฟังก์ชันกำหนดโดยรูปร่างของเส้นโค้งที่ใกล้เคียงกับการขึ้นต่อกันของความเร่งตรงเวลา (half-sinusoidal, cosanusoidal, square, triangular, sawtooth, trapezoidal, etc.)

แรงกระแทกทางกลมีลักษณะเฉพาะด้วยการปล่อยพลังงานอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้เกิดการเสียรูปของยางยืดหรือพลาสติก การกระตุ้นของคลื่นความเครียดและผลกระทบอื่นๆ ซึ่งบางครั้งนำไปสู่การทำงานผิดปกติและการทำลายโครงสร้างเครื่องบิน แรงกระแทกที่ใช้กับเครื่องบินทำให้เกิดการสั่นสะเทือนตามธรรมชาติอย่างรวดเร็ว ค่าของการบรรทุกเกินพิกัดเมื่อกระทบ ธรรมชาติและอัตราของการกระจายความเค้นเหนือโครงสร้างของเครื่องบินจะกำหนดโดยแรงและระยะเวลาของการกระแทก และลักษณะของการเปลี่ยนแปลงในการเร่งความเร็ว ผลกระทบที่กระทำต่อเครื่องบินสามารถทำให้เกิดการทำลายทางกลไกได้ ขึ้นอยู่กับระยะเวลา ความซับซ้อนของกระบวนการกระแทกและความเร่งสูงสุดในระหว่างการทดสอบ ระดับความแข็งแกร่งขององค์ประกอบโครงสร้างของเครื่องบินจะถูกกำหนด การกระแทกอย่างง่ายอาจทำให้เกิดการทำลายได้เนื่องจากการเกิดขึ้นของแรงกดมากเกินไปในระยะสั้นในวัสดุ ผลกระทบที่ซับซ้อนสามารถนำไปสู่การสะสมของจุลภาคที่ล้า เนื่องจากการออกแบบเครื่องบินมีคุณสมบัติสะท้อนเสียง แม้แต่การกระแทกที่เรียบง่ายก็สามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาการสั่นในองค์ประกอบของเครื่องบินได้ อีกทั้งยังมาพร้อมกับปรากฏการณ์ความล้าอีกด้วย

การโอเวอร์โหลดทางกลทำให้เกิดการเสียรูปและการแตกหักของชิ้นส่วน, การคลายข้อต่อ (รอย, เกลียวและหมุดย้ำ), สกรูและน็อตคลายเกลียว, การเคลื่อนไหวของกลไกและการควบคุมซึ่งเป็นผลมาจากการปรับเปลี่ยนและการปรับอุปกรณ์และความผิดปกติอื่น ๆ ปรากฏขึ้น

การต่อสู้กับผลกระทบที่เป็นอันตรายจากการโอเวอร์โหลดทางกลนั้นทำได้หลายวิธี: การเพิ่มความแข็งแรงของโครงสร้าง การใช้ชิ้นส่วนและองค์ประกอบที่มีความแข็งแรงเชิงกลเพิ่มขึ้น การใช้โช้คอัพและบรรจุภัณฑ์พิเศษ และการจัดวางอุปกรณ์อย่างมีเหตุผล มาตรการป้องกันผลกระทบที่เป็นอันตรายจากการโอเวอร์โหลดทางกลแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:

1. มาตรการเพื่อให้แน่ใจว่ามีความแข็งแรงทางกลและความแข็งแกร่งของโครงสร้างที่ต้องการ
2. มาตรการที่มุ่งแยกองค์ประกอบโครงสร้างออกจากอิทธิพลทางกล

ในกรณีหลังนี้จะใช้วิธีการดูดซับแรงกระแทกต่างๆ ปะเก็นฉนวน ตัวชดเชยและแดมเปอร์

งานทั่วไปในการทดสอบอากาศยานสำหรับการรับแรงกระแทกคือการตรวจสอบความสามารถของเครื่องบินและองค์ประกอบทั้งหมดในการปฏิบัติหน้าที่ในระหว่างและหลังการกระแทก กล่าวคือ รักษาพารามิเตอร์ทางเทคนิคระหว่างผลกระทบและหลังจากนั้นภายในขอบเขตที่ระบุไว้ในเอกสารด้านกฎระเบียบและทางเทคนิค

ข้อกำหนดหลักสำหรับการทดสอบแรงกระแทกในสภาวะของห้องปฏิบัติการคือการประมาณค่าสูงสุดของผลการทดสอบผลกระทบต่อวัตถุต่อผลกระทบของการกระแทกจริงในสภาพการทำงานตามธรรมชาติและความสามารถในการทำซ้ำของผลกระทบ

เมื่อทำซ้ำโหมดโหลดแรงกระแทกในห้องปฏิบัติการ ข้อจำกัดถูกกำหนดบนรูปร่างพัลส์การเร่งความเร็วแบบทันทีตามฟังก์ชันของเวลา (รูปที่ 2.50) เช่นเดียวกับขีดจำกัดที่อนุญาตของการเบี่ยงเบนรูปร่างพัลส์ แทบทุกช็อตช็อตบนแท่นวางในห้องปฏิบัติการจะมาพร้อมกับจังหวะ ซึ่งเป็นผลมาจากปรากฏการณ์เรโซแนนซ์ในดรัมแมชชีนและอุปกรณ์เสริม เนื่องจากสเปกตรัมของคลื่นกระแทกส่วนใหญ่เป็นลักษณะเฉพาะของการทำลายล้างของการกระแทก แม้แต่การเต้นเป็นจังหวะเล็กๆ ที่วางทับก็สามารถทำให้ผลการวัดไม่น่าเชื่อถือ

แท่นทดสอบที่จำลองการกระแทกแต่ละรายการตามด้วยการสั่นสะเทือนถือเป็นอุปกรณ์ประเภทพิเศษสำหรับการทดสอบทางกล แท่นกันกระแทกสามารถจำแนกได้ตามเกณฑ์ต่างๆ (รูปที่ 2.5!):

ผม - ตามหลักการของการสร้างแรงกระตุ้นช็อก;

II - โดยธรรมชาติของการทดสอบ

III - ตามประเภทของการรับแรงกระแทกที่ทำซ้ำได้

IV - ตามหลักการของการกระทำ;

V - ตามแหล่งพลังงาน

โดยทั่วไป โครงร่างของโช้คอัพประกอบด้วยองค์ประกอบต่อไปนี้ (รูปที่ 2.52): วัตถุทดสอบซึ่งติดตั้งบนแท่นหรือภาชนะพร้อมกับเซ็นเซอร์ช็อตโอเวอร์โหลด ความเร่งหมายถึงการสื่อสารความเร็วที่ต้องการไปยังวัตถุ อุปกรณ์เบรก ระบบควบคุม อุปกรณ์บันทึกสำหรับบันทึกพารามิเตอร์ที่ตรวจสอบของวัตถุและกฎการเปลี่ยนแปลงของแรงกระแทกเกินพิกัด ตัวแปลงหลัก อุปกรณ์เสริมสำหรับปรับโหมดการทำงานของวัตถุที่ทดสอบ แหล่งจ่ายไฟที่จำเป็นสำหรับการทำงานของวัตถุที่ทดสอบและอุปกรณ์บันทึก

แท่นทดสอบที่ง่ายที่สุดสำหรับการทดสอบแรงกระแทกในห้องปฏิบัติการคือขาตั้งที่ทำงานบนหลักการของการตกวัตถุทดสอบที่ยึดกับแคร่ตลับหมึกจากความสูงระดับหนึ่ง กล่าวคือ โดยใช้แรงโน้มถ่วงของโลกกระจายตัว ในกรณีนี้ รูปร่างของพัลส์ช็อตจะถูกกำหนดโดยวัสดุและรูปร่างของพื้นผิวที่ชนกัน บนแท่นดังกล่าว สามารถเร่งความเร็วได้ถึง 80000 m/s2 ในรูป 2.53, a และ b แสดงโครงร่างที่เป็นไปได้พื้นฐานของอัฒจันทร์ดังกล่าว

ในรุ่นแรก (รูปที่ 2.53, a) ลูกเบี้ยวพิเศษ 3 ที่มีฟันเฟืองนั้นขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ เมื่อลูกเบี้ยวถึงความสูงสูงสุด H ตารางที่ 1 ที่มีวัตถุทดสอบ 2 จะตกลงมาที่อุปกรณ์เบรก 4 ซึ่งจะทำให้เกิดการกระแทก แรงกระแทกเกินขึ้นอยู่กับความสูงของการตก H ความแข็งขององค์ประกอบเบรก h มวลรวมของโต๊ะและวัตถุทดสอบ M และถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

คุณสามารถรับโอเวอร์โหลดที่ต่างกันได้ด้วยการเปลี่ยนค่านี้ ในรุ่นที่สอง (รูปที่ 2.53, b) ขาตั้งทำงานตามวิธีการวาง

แท่นทดสอบที่ใช้ระบบขับเคลื่อนแบบไฮดรอลิกหรือนิวแมติกเพื่อเร่งความเร็วของตัวเคลื่อนย้ายนั้นแทบไม่ขึ้นอยู่กับการกระทำของแรงโน้มถ่วง ในรูป 2.54 แสดงสองตัวเลือกสำหรับขาตั้งแบบใช้ลมอัด

หลักการทำงานของขาตั้งด้วยปืนลม (รูปที่ 2.54, a) มีดังนี้ ก๊าซอัดถูกส่งไปยังห้องทำงาน / เมื่อถึงความดันที่กำหนดไว้ซึ่งควบคุมโดยมาโนมิเตอร์ ระบบอัตโนมัติ 2 จะปล่อยภาชนะ 3 ซึ่งวางวัตถุทดสอบไว้ เมื่อออกจากกระบอกสูบ 4 ของปืนลม คอนเทนเนอร์จะสัมผัสกับอุปกรณ์ 5 ซึ่งช่วยให้คุณวัดความเร็วของคอนเทนเนอร์ได้ ปืนลมติดอยู่กับเสาค้ำผ่านโช้คอัพ b. กฎการเบรกที่กำหนดสำหรับโช้คอัพ 7 ดำเนินการโดยการเปลี่ยนความต้านทานไฮดรอลิกของของไหลที่ไหล 9 ในช่องว่างระหว่างเข็มที่มีโปรไฟล์พิเศษ 8 กับรูในโช้คอัพ 7

แผนภาพโครงสร้างของขาตั้งกันกระแทกแบบนิวแมติกอีกอัน (รูปที่ 2.54, b) ประกอบด้วยวัตถุทดสอบ 1, แคร่ 2 ซึ่งติดตั้งวัตถุทดสอบ, ปะเก็น 3 และอุปกรณ์เบรก 4, วาล์ว 5 ที่ให้คุณสร้าง แรงดันแก๊สที่ระบุลดลงบนลูกสูบ b และระบบจ่ายแก๊ส 7. อุปกรณ์เบรกจะทำงานทันทีหลังจากการชนของแคร่ตลับหมึกและแผ่นรองเพื่อป้องกันไม่ให้แคร่เลื่อนกลับและบิดเบือนรูปคลื่นกระแทก การจัดการอัฒจันทร์ดังกล่าวสามารถทำได้โดยอัตโนมัติ สามารถสร้างแรงกระแทกได้หลากหลาย

สามารถใช้โช้คอัพยาง สปริง และมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเชิงเส้นได้ในบางกรณี

ความสามารถของขาตั้งกันกระแทกเกือบทั้งหมดถูกกำหนดโดยการออกแบบอุปกรณ์เบรก:

1. ผลกระทบของวัตถุทดสอบที่มีแผ่นแข็งมีลักษณะการชะลอตัวเนื่องจากเกิดแรงยืดหยุ่นในบริเวณสัมผัส วิธีการเบรกวัตถุทดสอบนี้ทำให้สามารถรับค่าโอเวอร์โหลดได้มากโดยมีส่วนหน้าเล็ก ๆ ของการเติบโต (รูปที่ 2.55, a)

2. เพื่อให้ได้น้ำหนักเกินในช่วงกว้างตั้งแต่หมื่นถึงหมื่นหน่วยโดยมีเวลาเพิ่มขึ้นจากสิบไมโครวินาทีถึงหลายมิลลิวินาทีองค์ประกอบที่เปลี่ยนรูปได้ถูกใช้ในรูปแบบของแผ่นหรือปะเก็นที่วางอยู่บนฐานแข็ง วัสดุของปะเก็นเหล่านี้อาจเป็นเหล็ก ทองเหลือง ทองแดง ตะกั่ว ยาง ฯลฯ (รูปที่ 2.55, ข).

3. เพื่อให้แน่ใจว่ากฎเฉพาะ (ที่กำหนด) ของการเปลี่ยนแปลงของ n และ t ในช่วงขนาดเล็ก ส่วนประกอบที่เปลี่ยนรูปได้จะถูกใช้ในรูปแบบของปลาย (คั้น) ซึ่งติดตั้งระหว่างเพลตของแท่นกระแทกกับวัตถุที่ทดสอบ (รูปที่ 2.55, ค).

4. ในการทำซ้ำการกระแทกด้วยเส้นทางลดความเร็วที่ค่อนข้างใหญ่ จะใช้อุปกรณ์เบรกซึ่งประกอบด้วยตะกั่ว แผ่นพลาสติกที่เปลี่ยนรูปได้ซึ่งอยู่บนฐานแข็งของขาตั้ง และส่วนปลายแข็งของโปรไฟล์ที่เกี่ยวข้องที่ใส่เข้าไป ( มะเดื่อ 2.55, ง) จับจ้องอยู่ที่วัตถุหรือแท่นยืน อุปกรณ์เบรกดังกล่าวทำให้สามารถรับน้ำหนักเกินได้ในช่วงกว้างของ n(t) โดยใช้เวลาเพิ่มขึ้นสั้นๆ สูงสุดหลายสิบมิลลิวินาที

5. องค์ประกอบยืดหยุ่นในรูปแบบของสปริง (รูปที่ 2.55, จ) ที่ติดตั้งบนส่วนที่เคลื่อนย้ายได้ของขาตั้งกันกระแทกสามารถใช้เป็นอุปกรณ์เบรกได้ การเบรกประเภทนี้ให้การโอเวอร์โหลดแบบ half-sine ที่ค่อนข้างเล็ก โดยมีระยะเวลาวัดเป็นมิลลิวินาที

6. แผ่นโลหะแบบเจาะได้ ซึ่งจับจ้องไปที่เส้นขอบที่ฐานของการติดตั้ง ร่วมกับปลายแข็งของแท่นหรือภาชนะ ทำให้เกิดการโอเวอร์โหลดที่ค่อนข้างเล็ก (รูปที่ 2.55, จ)

7. องค์ประกอบที่เปลี่ยนรูปได้ซึ่งติดตั้งบนแท่นเคลื่อนย้ายได้ของขาตั้ง (รูปที่ 2.55, g) ร่วมกับตัวจับทรงกรวยที่แข็งทื่อ ให้การโอเวอร์โหลดในระยะยาวด้วยเวลาที่เพิ่มขึ้นสูงสุดหลายสิบมิลลิวินาที

8. อุปกรณ์เบรกพร้อมแหวนรองที่เปลี่ยนรูปได้ (รูปที่ 2.55, h) ทำให้สามารถรับเส้นทางลดความเร็วขนาดใหญ่สำหรับวัตถุ (สูงสุด 200 - 300 มม.) ที่มีวงแหวนบิดเบี้ยวเล็กน้อย

9. การสร้างพัลส์ช็อตรุนแรงในสภาพห้องปฏิบัติการด้วยด้านหน้าขนาดใหญ่เป็นไปได้เมื่อใช้อุปกรณ์เบรกลม (รูปที่ 2.55, s) ข้อดีของแดมเปอร์ลมรวมถึงการทำงานที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ เช่นเดียวกับความเป็นไปได้ในการสร้างพัลส์ช็อตที่มีรูปร่างต่างๆ

10. ในการทดสอบแรงกระแทก อุปกรณ์เบรกในรูปแบบของโช้คอัพไฮดรอลิกได้กลายเป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย (ดูรูปที่ 2.54, a) เมื่อวัตถุทดสอบชนกับโช้คอัพ แท่งของมันถูกจุ่มลงในของเหลว ของเหลวถูกผลักออกทางจุดต้นกำเนิดตามกฎหมายที่กำหนดโดยโปรไฟล์ของเข็มควบคุม การเปลี่ยนโปรไฟล์ของเข็มทำให้สามารถรับรู้กฎการเบรกประเภทต่างๆ ได้ โปรไฟล์ของเข็มสามารถหาได้โดยการคำนวณ แต่ยากเกินไปที่จะนำมาพิจารณา เช่น การปรากฏตัวของอากาศในช่องลูกสูบ แรงเสียดทานในอุปกรณ์ปิดผนึก เป็นต้น ดังนั้นโปรไฟล์ที่คำนวณจะต้องได้รับการแก้ไขโดยการทดลอง ดังนั้นวิธีการคำนวณและการทดลองจึงสามารถนำมาใช้เพื่อให้ได้โปรไฟล์ที่จำเป็นสำหรับการดำเนินการตามกฎหมายว่าด้วยการเบรก

การทดสอบแรงกระแทกในห้องปฏิบัติการทำให้เกิดข้อกำหนดพิเศษหลายประการสำหรับการติดตั้งวัตถุ ตัวอย่างเช่นการเคลื่อนที่สูงสุดที่อนุญาตในทิศทางตามขวางไม่ควรเกิน 30% ของค่าเล็กน้อย ทั้งในการทดสอบการทนแรงกระแทกและการทดสอบแรงกระแทก ผลิตภัณฑ์จะต้องสามารถติดตั้งได้ในตำแหน่งตั้งฉากกันสามตำแหน่งพร้อมการจำลองจำนวนแรงกระตุ้นของแรงกระแทกตามที่ต้องการ คุณลักษณะแบบใช้ครั้งเดียวของอุปกรณ์วัดและบันทึกจะต้องเหมือนกันในช่วงความถี่กว้าง ซึ่งรับประกันการลงทะเบียนอัตราส่วนที่ถูกต้องของส่วนประกอบความถี่ต่างๆ ของพัลส์ที่วัดได้

เนื่องจากความหลากหลายของฟังก์ชั่นการถ่ายโอนของระบบกลไกที่แตกต่างกัน คลื่นกระแทกเดียวกันอาจเกิดจากคลื่นกระแทกที่มีรูปร่างต่างกัน ซึ่งหมายความว่าไม่มีการโต้ตอบแบบหนึ่งต่อหนึ่งระหว่างฟังก์ชันเวลาเร่งความเร็วและสเปกตรัมการกระแทก ดังนั้น จากมุมมองทางเทคนิค การระบุข้อกำหนดสำหรับการทดสอบแรงกระแทกที่มีข้อกำหนดสำหรับสเปกตรัมการกระแทกจึงถูกต้องกว่ามากกว่าที่จะระบุข้อกำหนดเกี่ยวกับเวลาของการเร่งความเร็ว ประการแรก นี่หมายถึงกลไกความล้มเหลวของความล้าของวัสดุเนื่องจากการสะสมของรอบการโหลด ซึ่งอาจแตกต่างจากการทดสอบในการทดสอบ แม้ว่าค่าสูงสุดของความเร่งและความเค้นจะคงที่

เมื่อจำลองกระบวนการช็อก สมควรที่จะจัดระบบของการกำหนดพารามิเตอร์ตามปัจจัยที่ระบุซึ่งจำเป็นสำหรับการกำหนดค่าอย่างเป็นธรรมของค่าที่ต้องการ ซึ่งบางครั้งสามารถพบได้ในการทดลองเท่านั้น

เมื่อพิจารณาผลกระทบของร่างกายที่แข็งแรงขนาดใหญ่และเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระบนชิ้นส่วนที่เปลี่ยนรูปได้ซึ่งมีขนาดค่อนข้างเล็ก (เช่น บนอุปกรณ์เบรกของม้านั่ง) ซึ่งจับจ้องอยู่ที่ฐานแข็ง จะต้องกำหนดพารามิเตอร์ของกระบวนการกระแทกและ กำหนดเงื่อนไขซึ่งกระบวนการดังกล่าวจะมีความคล้ายคลึงกัน ในกรณีทั่วไปของการเคลื่อนที่เชิงพื้นที่ของวัตถุ สามารถรวบรวมสมการได้ 6 สมการ โดยสามสมการให้กฎการอนุรักษ์โมเมนตัม สอง - กฎการอนุรักษ์มวลและพลังงาน ข้อที่ 6 คือสมการของรัฐ สมการเหล่านี้ประกอบด้วยปริมาณต่อไปนี้: ส่วนประกอบความเร็วสามองค์ประกอบ Vx Vy \ Vz> ความหนาแน่น p ความดัน p และเอนโทรปี ละเลยแรงกระจายและสมมติว่าสถานะของปริมาตรที่เปลี่ยนรูปได้เป็นไอเซนโทรปิก เราสามารถแยกเอนโทรปีออกจากจำนวนของพารามิเตอร์ที่กำหนดได้ เนื่องจากพิจารณาเฉพาะการเคลื่อนที่ของจุดศูนย์กลางมวลของร่างกายเท่านั้น จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะไม่รวมส่วนประกอบความเร็ว Vx, Vy ในพารามิเตอร์ที่กำหนด Vz และพิกัดของจุด L", Y, Z ภายในวัตถุที่เปลี่ยนรูปได้ สถานะของปริมาตรที่เปลี่ยนรูปได้จะถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์ที่กำหนดต่อไปนี้:

• ความหนาแน่นของวัสดุ p;
• ความดัน p ซึ่งเหมาะสมกว่าที่จะคำนึงถึงค่าของการเสียรูปสูงสุดในท้องถิ่นและ Otmax โดยพิจารณาว่าเป็นพารามิเตอร์ทั่วไปของลักษณะแรงในเขตสัมผัส
• ความเร็วกระแทกเริ่มต้น V0 ซึ่งพุ่งไปตามค่าปกติไปยังพื้นผิวที่ติดตั้งองค์ประกอบที่เปลี่ยนรูปได้
• เวลาปัจจุบัน t;
• น้ำหนักตัว t;
• การเร่งการตกอย่างอิสระ g;
• โมดูลัสความยืดหยุ่นของวัสดุ E เนื่องจากสภาวะความเครียดของร่างกายเมื่อกระทบ (ยกเว้นโซนสัมผัส) ถือเป็นความยืดหยุ่น
• พารามิเตอร์ทางเรขาคณิตเฉพาะของร่างกาย (หรือองค์ประกอบที่เปลี่ยนรูปได้) D.

ตามทฤษฎีบท TS พารามิเตอร์แปดตัว ซึ่งสามตัวมีมิติอิสระ สามารถใช้สร้างสารเชิงซ้อนไร้มิติอิสระห้าตัว:

สารเชิงซ้อนไร้มิติที่ประกอบด้วยพารามิเตอร์ที่กำหนดของกระบวนการกระทบจะเป็นหน้าที่บางอย่างของสารเชิงซ้อนไร้มิติอิสระ P1-P5

พารามิเตอร์ที่จะกำหนดรวมถึง:

• การเสียรูปในท้องถิ่นในปัจจุบัน a;
• ความเร็วของร่างกาย V;
• แรงสัมผัส P;
• ความตึงเครียดภายในร่างกาย ก.

ดังนั้นเราจึงสามารถเขียนความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชันได้:

ประเภทของฟังก์ชัน /1, /2, /e, /4 สามารถสร้างการทดลองได้ โดยคำนึงถึงพารามิเตอร์ที่กำหนดจำนวนมาก

หากไม่มีการเปลี่ยนรูปตกค้างในส่วนต่างๆ ของร่างกายนอกเขตสัมผัส การเสียรูปจะมีลักษณะเฉพาะในพื้นที่ ดังนั้นจึงยกเว้น R5 = pY^/E เชิงซ้อนได้

คอมเพล็กซ์ Jl2 = Pttjjjax) ~ Cm เรียกว่าสัมประสิทธิ์มวลกายสัมพัทธ์

ค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านทานต่อการเปลี่ยนรูปพลาสติก Cp สัมพันธ์โดยตรงกับดัชนีลักษณะแรง N (สัมประสิทธิ์ความสอดคล้องของวัสดุ ขึ้นอยู่กับรูปร่างของวัตถุที่ชนกัน) โดยความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

โดยที่ p คือความหนาแน่นที่ลดลงของวัสดุในเขตสัมผัส Cm = m/(pa?) คือมวลสัมพัทธ์ที่ลดลงของวัตถุที่ชนกัน ซึ่งกำหนดลักษณะอัตราส่วนของมวลที่ลดลง M ต่อมวลที่ลดลงของปริมาตรที่เปลี่ยนรูปได้ในเขตสัมผัส xV เป็นพารามิเตอร์ไร้มิติที่แสดงลักษณะงานสัมพัทธ์ของการเสียรูป

สามารถใช้ฟังก์ชัน Cp - /z (R1 (Rr, R3, R4) เพื่อกำหนดโอเวอร์โหลดได้:

หากเรารับรองความเท่าเทียมกันของค่าตัวเลขของสารเชิงซ้อนไร้มิติ IJlt R2, R3, R4 สำหรับกระบวนการกระทบสองกระบวนการ เงื่อนไขเหล่านี้ก็คือ

จะเป็นเกณฑ์สำหรับความคล้ายคลึงกันของกระบวนการเหล่านี้

เมื่อตรงตามเงื่อนไขเหล่านี้ ค่าตัวเลขของฟังก์ชัน /b/g./z» L» me- จะเท่ากันในช่วงเวลาเดียวกัน -V CtZoimax-const; ^r= const; Cp = const ซึ่งทำให้สามารถกำหนดพารามิเตอร์ของกระบวนการกระทบหนึ่งโดยเพียงแค่คำนวณพารามิเตอร์ของอีกกระบวนการหนึ่งใหม่ ข้อกำหนดที่จำเป็นและเพียงพอสำหรับการสร้างแบบจำลองทางกายภาพของกระบวนการกระแทกสามารถกำหนดได้ดังนี้:

1. ส่วนที่ใช้งานของแบบจำลองและวัตถุธรรมชาติจะต้องมีความคล้ายคลึงกันทางเรขาคณิต
2. สารเชิงซ้อนไร้มิติ ซึ่งประกอบด้วยการกำหนดพาราเมตร ต้องเป็นไปตามเงื่อนไข (2.68) แนะนำปัจจัยการปรับขนาด

ต้องระลึกไว้เสมอว่าเมื่อสร้างแบบจำลองเฉพาะพารามิเตอร์ของกระบวนการกระแทก สภาวะความเครียดของร่างกาย (โดยธรรมชาติและแบบจำลอง) จะแตกต่างกันอย่างจำเป็น

กลไกการกระแทกในกลไกของร่างกายที่แข็งกระด้าง การกระแทกถือเป็นกระบวนการที่คล้ายการกระโดด ซึ่งมีระยะเวลาน้อยมาก ในระหว่างการปะทะ ณ จุดสัมผัสของวัตถุที่ชนกัน กองกำลังขนาดใหญ่ แต่กระทำทันทีเกิดขึ้น นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่แน่นอนในโมเมนตัม ในระบบจริง แรงจำกัดมักจะกระทำในช่วงเวลาที่จำกัด และการชนกันของวัตถุเคลื่อนที่สองชิ้นสัมพันธ์กับการเสียรูปของวัตถุใกล้กับจุดสัมผัสและการแพร่กระจายของคลื่นบีบอัดภายในวัตถุเหล่านี้ ระยะเวลาของการกระแทกขึ้นอยู่กับปัจจัยทางกายภาพหลายประการ: ลักษณะความยืดหยุ่นของวัสดุของวัตถุที่ชนกัน รูปร่างและขนาด ความเร็วสัมพัทธ์ของการเคลื่อนที่ เป็นต้น

การเปลี่ยนแปลงของการเร่งความเร็วตามเวลามักเรียกว่าแรงกระตุ้นการเร่งความเร็วกระแทกหรือแรงกระตุ้นกระแทกและกฎของการเปลี่ยนแปลงความเร่งตามเวลาเรียกว่ารูปแบบของแรงกระตุ้นช็อก พารามิเตอร์หลักของพัลส์ช็อตรวมถึงการเร่งความเร็วช็อตสูงสุด (โอเวอร์โหลด) ระยะเวลาของการเร่งช็อตและรูปร่างของพัลส์

การตอบสนองของผลิตภัณฑ์ต่อแรงกระแทกโหลดมีสามประเภทหลัก:

* โหมดการกระตุ้นแบบ ballistic (quasi-damping) (ระยะเวลาของการสั่นตามธรรมชาติของ EI มากกว่าระยะเวลาของการกระตุ้นชีพจร);

* โหมดกึ่งเรโซแนนซ์ของการกระตุ้น (ระยะเวลาของการสั่นตามธรรมชาติของ EI นั้นประมาณเท่ากับระยะเวลาของการกระตุ้นชีพจร)

* โหมดคงที่ของการกระตุ้น (ระยะเวลาของการสั่นตามธรรมชาติของ EI น้อยกว่าระยะเวลาของการกระตุ้นชีพจร)

ในโหมดขีปนาวุธ ค่าสูงสุดของความเร่ง EM จะน้อยกว่าความเร่งสูงสุดของพัลส์กระแทกเสมอ กึ่งเรโซแนนท์ โหมดกระตุ้นกึ่งเรโซแนนซ์จะเข้มงวดที่สุดในแง่ของขนาดของความเร่งที่ตื่นเต้น (m มากกว่า 1) ในโหมดคงที่ของการกระตุ้น การตอบสนองของ ED จะทำซ้ำพัลส์ที่แสดง (m=1) โดยสมบูรณ์ ผลการทดสอบไม่ขึ้นอยู่กับรูปร่างและระยะเวลาของพัลส์ การทดสอบในพื้นที่คงที่เทียบเท่ากับการทดสอบผลกระทบของความเร่งเชิงเส้นตั้งแต่ มันสามารถเห็นได้ว่าเป็นจังหวะของระยะเวลาอนันต์

การทดสอบการตกกระแทกจะดำเนินการในโหมดกึ่งเรโซแนนซ์ ความแข็งแรงของแรงกระแทกประเมินโดยความสมบูรณ์ของการออกแบบโรงไฟฟ้า (ไม่มีรอยแตก, เศษ)

การทดสอบแรงกระแทกจะดำเนินการหลังจากการทดสอบแรงกระแทกภายใต้ภาระไฟฟ้า เพื่อตรวจสอบความสามารถของ ED ในการทำงานภายใต้สภาวะช็อกทางกล

นอกจากขาตั้งโช้คแบบกลไกแล้ว ยังใช้ขาตั้งแบบอิเล็กโทรไดนามิกและนิวแมติกด้วย ในแท่นอิเล็กโทรไดนามิก ชีพจรปัจจุบันจะถูกส่งผ่านคอยล์กระตุ้นของระบบเคลื่อนที่ แอมพลิจูดและระยะเวลาที่กำหนดโดยพารามิเตอร์ของพัลส์ช็อต บนขาตั้งแบบใช้ลม การเร่งแรงกระแทกจะเกิดขึ้นเมื่อโต๊ะชนกับโพรเจกไทล์ที่ยิงจากปืนลม

ลักษณะของขาตั้งกันกระแทกนั้นแตกต่างกันอย่างมาก: ความสามารถในการรับน้ำหนัก, ความสามารถในการรับน้ำหนัก - ตั้งแต่ 1 ถึง 500 กก., จำนวนครั้งต่อนาที (ปรับได้) - จาก 5 ถึง 120, การเร่งความเร็วสูงสุด - จาก 200 ถึง 6000 g, ระยะเวลาของการระเบิด - จาก 0.4 ถึง 40 มิลลิวินาที