Angenommen, ich habe versucht, eine Polsterung zu entwickeln, die Stöße mit Polymeren oder ähnlichen Materialien wie Gummi absorbiert. Ich habe höchstwahrscheinlich ein gutes Verständnis der relevanten Physik, aber ich wüsste nicht, wo ich bei der Berechnung des Aufprallgrades anfangen soll, der von einem Material als Funktion der Abmessungen, Dichte, Eigenschaften, Geschwindigkeit, Kräfte absorbiert werden kann. usw. von oder Einwirkung auf das Material. Beachten Sie folgende Punkte:
Lassen Sie mich annehmen, dass es eine Kraft aufgrund des Aufpralls einer fallenden Objektmasse (M) aus einer bestimmten Höhe h gibt
Sobald es auf die Polsterung trifft, sinkt es weiter um einen Betrag (u), bis die gesamte Aufprallenergie absorbiert ist. Wenn Sie die Masse der fallenden Struktur kennen, können Sie die Dehnung berechnen, die erforderlich ist, um sie aufzuhalten. Die Verformung der Struktur über den Abstand (h) wird durch die elastische Verformung der Struktur, auf die sie fällt, bestimmt. Ich nehme an, dass, sobald die Elastizitätsgrenze der Struktur überschritten wird, die Struktur versagen wird, wahrscheinlich durch Knicken oder sicherlich durch plastische Verformung. Es kann sicherlich eine große Menge an Energieabsorption durch plastische Verformung geben, aber die Kräfte, die wir berechnen, bis zur proportionalen Grenze, diese Durchbiegung u, nachdem die Masse die Struktur berührt, verformt sie die Struktur um einen Betrag, der von der Steifigkeit der abhängt Struktur. Behandeln Sie die Struktur wie eine Feder der Steifigkeit k.
die Federsteifigkeit mit: F=K*u Dividiert man durch die Querschnittsfläche erhält man:
F/A=k/a*u
Wir erhalten einen Zusammenhang zwischen u, der Höhe/Dicke der Polsterung, L, und der Dehnung, ε:
U = εL haben wir die Durchbiegung der Polsterung, unter dem Einfluss einer Kraft F können wir die Aufprallenergie mit den Verformungen in Beziehung setzen, um die Aufprallkraft F zu extrahieren. Um die fallende Masse aufzuhalten, müssen wir die gesamte Energie absorbieren dieser Masse. Die Masse fällt durch eine Gesamtfallhöhe von h+u, daher ist die Energie, die absorbiert werden muss, gegeben durch:
U=mg(h+u) Ersetze u durch εL
U=mg(h+εL)
Diese Energie wird durch Verformung der Struktur etwa bis zur Elastizitätsgrenze aufgenommen.
U(elastisch)=1/2*σ* ε*A*L
σ = F/A
mg(h+ εL)= 1/2*F/A* ε*A*L
wenn wir vereinfachen, indem wir A eliminieren und mit 2 multiplizieren und durch ε und L dividieren, erhalten wir
F=2*m*g((d/εL)+1)
Dies ist die zu erwartende Aufprallkraft für Dehnungen bis zu einem gewählten Wert. Es ist vernünftig anzunehmen, dass Dehnungen, die sehr nahe an der Streckgrenze liegen, das Ende der wiederherstellbaren Verformung darstellen. die Notation * gibt Multiplikation (Produkt) an.
Nurul