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Prueba de choque explosivo de un buque de guerra

Un choque mecánico o físico es una aceleración repentina causada, por ejemplo, por impacto , caída, patada, terremoto o explosión . El shock es una excitación física transitoria.

El choque describe la materia sujeta a tasas extremas de fuerza con respecto al tiempo. El choque es un vector que tiene unidades de aceleración (tasa de cambio de velocidad). La unidad g (o g ) representa múltiplos de la aceleración de la gravedad y se usa convencionalmente.

Un pulso de choque se puede caracterizar por su aceleración máxima, la duración y la forma del pulso de choque (semisinusoidal, triangular, trapezoidal, etc.). El espectro de respuesta al choque es un método para evaluar más a fondo un choque mecánico. [1]

Medición del impacto [ editar ]

La medición de impactos es de interés en varios campos, como

  • Propagación del impacto del talón a través del cuerpo de un corredor [2]
  • Mide la magnitud de la necesidad de una descarga para causar daño a un artículo: fragilidad . [3]
  • Mida la atenuación del impacto a través del suelo deportivo [4]
  • Medición de la eficacia de un amortiguador [5]
  • La medición de la capacidad de descarga del paquete de absorción de amortiguación [6]
  • Mide la capacidad de un casco deportivo para proteger a las personas [7]
  • Mide la efectividad de los amortiguadores
  • Determinación de la capacidad de las estructuras para resistir un choque sísmico: terremotos, etc. [8]
  • Determinar si la tela de protección personal atenúa o amplifica los choques [9]
  • Verificación de que un buque de la Armada y su equipo pueden sobrevivir a descargas explosivas [10] [11]

Los choques generalmente se miden con acelerómetros, pero también se utilizan otros transductores e imágenes de alta velocidad. [12] Se dispone de una amplia variedad de instrumentos de laboratorio ; También se utilizan registradores de datos de choque independientes .

Los choques de campo son muy variables y, a menudo, tienen formas muy desiguales. Incluso las descargas controladas en laboratorio a menudo tienen formas irregulares e incluyen picos de corta duración; El ruido se puede reducir mediante un filtrado digital o analógico adecuado. [13] [14]

Los métodos de prueba y las especificaciones vigentes proporcionan detalles sobre la realización de las pruebas de choque. La colocación adecuada de los instrumentos de medición es fundamental. Los artículos frágiles y los productos empaquetados responden con variaciones a los choques de laboratorio uniformes; [15] A menudo se requieren pruebas repetidas. Por ejemplo, MIL-STD-810 G Método 516.6 indica: al menos tres veces en ambas direcciones a lo largo de cada uno de los tres ejes ortogonales ".

Prueba de choque [ editar ]

Contenedor de transporte militar a prueba de caída

Las pruebas de choque generalmente se dividen en dos categorías, las pruebas de choque clásicas y las pruebas de choque pirotécnico o balístico. La prueba de choque clásica consta de los siguientes impulsos de choque: medio seno , haversino, onda de diente de sierra y trapezoide . Las pruebas de piroshock y choque balístico son especializadas y no se consideran choques clásicos. Los choques clásicos se pueden realizar en agitadores electrodinámicos (ED), torre de caída libre o máquinas de choque neumático. Se crea un impulso de choque clásico cuando la mesa de la máquina de choque cambia de dirección abruptamente. Este cambio brusco de dirección provoca un cambio rápido de velocidad que crea el impulso de choque.

El uso de adecuados métodos de prueba y de verificación y validación de protocolos son importantes para todas las fases de prueba y evaluación.

Efectos del shock [ editar ]

El choque mecánico tiene el potencial de dañar un artículo (por ejemplo, una bombilla entera ) o un elemento del artículo (por ejemplo, un filamento en una bombilla incandescente ):

  • Un artículo quebradizo o frágil puede fracturarse. Por ejemplo, dos copas de vino de cristal pueden romperse cuando se impactan entre sí. Un pasador de seguridad en un motor está diseñado para fracturarse con una magnitud específica de impacto. Tenga en cuenta que un material dúctil blando a veces puede presentar fallas frágiles durante el choque debido a la superposición de tiempo-temperatura .
  • Un artículo maleable se puede doblar por un golpe. Por ejemplo, una jarra de cobre puede doblarse cuando se cae al suelo.
  • Es posible que algunos elementos no parezcan dañados por un solo golpe, pero experimentarán fallas por fatiga con numerosos golpes repetidos de bajo nivel.
  • Un choque puede resultar en daños menores que pueden no ser críticos para su uso. Sin embargo, el daño menor acumulado de varios choques eventualmente resultará en que el artículo sea inutilizable.
  • Es posible que una descarga no produzca un daño aparente inmediato, pero podría acortar la vida útil del producto: se reduce la fiabilidad .
  • Un golpe puede hacer que un artículo se desajuste. Por ejemplo, cuando un instrumento científico de precisión se somete a un impacto moderado, una buena práctica de metrología puede ser volver a calibrarlo antes de su uso posterior.
  • Algunos materiales, como los explosivos primarios de alta potencia, pueden detonar con golpes o impactos mecánicos.
  • Cuando las botellas de vidrio con líquido se caen o se someten a golpes, el efecto de golpe de ariete puede provocar la rotura hidrodinámica del vidrio. [dieciséis]

Consideraciones [ editar ]

Cuando las pruebas de laboratorio, la experiencia de campo o el juicio de ingeniería indican que un artículo podría dañarse por un choque mecánico, se pueden considerar varios cursos de acción: [17]

  • Reduzca y controle la descarga de entrada en la fuente.
  • Modifique el artículo para mejorar su resistencia o apóyelo para manejar mejor los golpes.
  • Utilice amortiguadores , soportes de impacto o cojines para controlar el impacto transmitido al artículo. La amortiguación [18] reduce la aceleración máxima al extender la duración del impacto.
  • Planifique para los fracasos: acepte ciertas pérdidas. Disponga de sistemas redundantes, etc.

Ver también [ editar ]

  • coeficiente de restitución  : medida utilizada para caracterizar las colisiones inelásticas
  • Amortiguación
  • Colisión elástica
  • Mecánica de fracturas  : campo de la mecánica que se ocupa del estudio de la propagación de grietas en materiales.
  • Tenacidad a la fractura
  • Fuerza g  - Término para las aceleraciones que se sienten como peso y medibles por acelerómetros.
  • Impacto (mecánica)
  • Jerk (física)  : tasa de cambio de aceleración con el tiempo.
  • Prueba modal
  • Colisión de plástico
  • Pyroshock
  • Espectro de respuesta
  • Montura de choque
  • Registrador de datos de choque
  • Detector de choque
  • Onda de choque  : propagación de perturbaciones
  • Choque térmico  : proceso físico en el que un gradiente térmico hace que diferentes partes de un objeto se expandan en diferentes cantidades
  • Vibración  : oscilaciones mecánicas alrededor de un punto de equilibrio.
  • Golpe de ariete  : aumento de presión cuando un fluido se ve obligado a detenerse o cambiar de dirección repentinamente
  • MIL-S-901
  • MIL-STD-810 Sección 516.6, Choque

Notas [ editar ]

  1. ^ JE, Alexander (2009). "El espectro de respuesta al choque: una introducción" (PDF) . Actas del IMAC-XXVII, 9-12 de febrero de 2009 Orlando, Florida, EE . UU . Sociedad de Mecánica Experimental. Archivado desde el original (PDF) el 4 de marzo de 2016 . Consultado el 9 de febrero de 2015 .
  2. ^ Dickensen, JA (1985). "La medición de las ondas de choque que siguen al golpe del talón mientras se corre". Revista de Biomecánica . 18 (6): 415–422. doi : 10.1016 / 0021-9290 (85) 90276-3 . PMID 4030798 . 
  3. ^ ASTM D3332-99 (2010) Métodos de prueba estándar para la fragilidad de los productos por impacto mecánico, utilizando máquinas de impacto
  4. ^ ASTM F1543-96 (2007) Especificación estándar para propiedades de atenuación de impactos de superficies de cercas
  5. ^ Walen, AE (1995). "Caracterización de amortiguadores para simulación de vehículos terrestres". JTE . ASTM International. 23 (4). ISSN 0090-3973 . 
  6. ^ Método de prueba estándar ASTM D1596-14 para las características de amortiguación de impactos dinámicos del material de empaque
  7. ^ Método de prueba estándar ASTM F429-10 para las características de atenuación de impactos de los cascos protectores para fútbol
  8. ^ ASTM STP209 Diseño y pruebas de estructuras de edificios: Simposios sobre construcciones laminadas encoladas y otras construcciones sísmicas y de choque con carga.
  9. ^ Gibson, PW (1983). "Amplificación de ondas de choque por materiales textiles" (PDF) . Instituto Textil J . 86 (1): 167-177 . Consultado el 14 de febrero de 2015 .
  10. ^ Choque Criterios de diseño para Naves superficiales (PDF) , NAVSEA-908-LP-000-3010, Marina de los EE.UU., 1995, Archivado desde el original (PDF) en 02/14/2015 , recuperados 14 de febrero de el año 2015
  11. ^ "MIL-S-901D (MARINA), ESPECIFICACIÓN MILITAR: PRUEBAS DE CHOQUE. ALTA MAQUINARIA, EQUIPO Y SISTEMAS A BORDO, REQUISITOS PARA"
  12. ^ Establece, Gary S. (2006), Imágenes de alta velocidad de ondas de choque, explosiones y disparos , 94 , American Scientist, págs. 22-31
  13. ^ ASTM D6537-00 (2014) Práctica estándar para pruebas de impacto de paquetes instrumentados para la determinación del rendimiento del paquete
  14. ^ Kipp, WI (febrero de 2002), INSTRUMENTACIÓN para PRUEBAS DE RENDIMIENTO DE PAQUETES (PDF) , Dimensions.02, International Safe Transit Association, archivado desde el original (PDF) el 7 de febrero de 2015 , consultado el 5 de febrero de 2015
  15. ^ Informe de investigación de ASTM D10-1004, ASTM International
  16. ^ Saitoh, S (1999). "Rotura por golpe de ariete de un recipiente de vidrio". Revista Internacional del Vidrio . Faenza Editrice. ISSN 1123-5063 . 
  17. ^ Burgess, G (marzo de 2000). "Ampliación y evaluación del modelo de fatiga para la fragilidad del impacto del producto utilizado en el diseño de paquetes". J. Pruebas y evaluación . 28 (2).
  18. ^ "Diseño de amortiguación del paquete" (PDF) . MIL-HDBK 304C. DoD. 1997. Cite journal requiere |journal=( ayuda )

Lectura adicional [ editar ]

  • DeSilva, CW, "Manual de vibraciones y golpes", CRC, 2005, ISBN 0-8493-1580-8 
  • Harris, CM y Peirsol, AG "Manual de golpes y vibraciones", 2001, McGraw Hill, ISBN 0-07-137081-1 
  • ISO 18431: 2007 - Choque y vibración mecánica
  • ASTM D6537, Práctica estándar para pruebas de impacto de paquetes instrumentados para la determinación del rendimiento del paquete.
  • MIL-STD-810 G, Métodos de prueba ambiental y pautas de ingeniería, 2000, sección 516.6
  • Brogliato, B., "Mecánica no suave. Modelos, dinámica y control", Springer London, 2ª edición, 1999.

Enlaces externos [ editar ]

  • Respuesta al choque mecánico, Departamento de Energía, [1]
  • Shock Response Spectrum, una cartilla, [2]
  • Un estudio en la aplicación de SRS, [3]