النظرية الأولية للتأثير. معامل ديناميكي. التأثير الطولي والعرضي. التأثير - ما الذي يميزه؟ ولا يجوز إعادة إنتاج أو إعادة إنتاج النص أو أجزاء منه لغرض الاستخدام التجاري

التأثير الديناميكي

لا يمكن في هذه المقالة التطرق إلى نظرية المرونة ونظرية التأثير الديناميكي لحبل التسلق. سنقتصر على عرض نتائج الحسابات التي تجيب على سؤال حول مدى قوة الصدمة الديناميكية التي يمكن أن تحدث إذا تم ربط الحبل بشكل صارم، على افتراض أنه لن ينكسر.

تم الحساب في الحالات التي يكون فيها ارتفاع السقوط مساوياً لطول الحبل وعندما يكون ضعف طول الحبل
. وتبين أنه في الحالة الأولى كان هناك تأثير 1300 كجم، وفي الثانية حوالي 1750 كجم.

ومن ثم، فمن الواضح أن الحبل الثابت بشكل صارم لا يمكن أن يكون ممتصًا مرضيًا لطاقة الجسم الساقط، حيث لا يستطيع الحبل ولا الشخص تحمل التأثير الديناميكي الناتج.

تقنيات بيلاي كممتصات للطاقة في الخريف.

معادلة التأمين الأساسية

إن ممتص الصدمات الرئيسي (الممتص) في جميع تقنيات التثبيت هو عمل الاحتكاك. مهما كانت طريقة التثبيت التي نختارها، سنواجه دائمًا احتكاكًا بين الحبل والحافة، أو جسم الشخص أو الخطاف.

"عند التثبيت، يكون الاحتكاك مساويًا لحاصل ضرب قوة الاحتكاك عند نقطة التثبيت وطول الحبل المحفور.

يتوقف الجسم الساقط إذا كان عمل الاحتكاك يعوض عمل (طاقة) السقوط تماما. من هنا ليس من الصعب كتابة معادلة الحفاظ على الطاقة لجسم يسقط على خط راسيا 1.

حيث P هو وزن الجسم الساقط بالكيلو جرام، H هو ارتفاع السقوط بالأمتار، h هو طول الحبل المحفور بالأمتار و R هي قوة الاحتكاك عند مكان التثبيت بالكيلو جرام.

من هنا يسهل معرفة طول النقش:

هذه الصيغة هي الصيغة الأساسية لامتصاص الطاقة عند سقوط الجسم. إنه يشكل الأساس لجميع الحسابات المتعلقة بتقنيات التثبيت ويستخدم في عرض تقديمي إضافي بهذا الشكل أو بصيغة معدلة قليلاً عند النظر في جميع طرق التثبيت.

الأحمال الديناميكية مسموح بها

للمؤمن والمؤمن له

في معظم الحالات التي تحدث أثناء التثبيت، يكون التأثير الديناميكي الذي يتلقاه المسند والمسند مختلفًا، حيث يعاني الأول من تأثير أكبر. يتم تفسير ذلك من خلال حقيقة أن الحواف الصخرية المختلفة التي ينحني عليها الحبل، على سبيل المثال، حافة المنصة، والبيتون، والفأس الجليدي، تخفف من الضربة القادمة من الساقط إلى الحزام.

كلما زادت المقاومة التي يوفرها المسند للضربة (أي كلما كان الحبل مشدودًا أكثر، كلما زاد توتر الجسم)، زادت قوة الضربة، وبالتالي، يجب قطع الحبل بشكل أقل لإلقاء القبض على الشخص الذي سقط.

ومع ذلك، فقد أظهرت الاختبارات والحسابات المقابلة أن كل طريقة من طرق التثبيت لها حدودها الخاصة للأحمال المسموح بها، والتي قد لا يكون تجاوزها مجرد إجراء غير فعال لتأخير الشخص الساقط، بل قد يشكل أيضًا خطراً على المسند.

ومن المعروف أن العديد من المتسلقين الأقوياء يمكنهم تحمل وزن 3-4 أشخاص في وضعية التثبيت فوق أكتافهم، أي حوالي 220-260 كجم. لكن لا يعني ذلك أنه يمكن تحمل نفس الحمل أثناء الاصطدام. تختلف مقاومة الإنسان للأحمال الساكنة والديناميكية. لا يتم تحديد مقاومة الحمل الديناميكي من خلال القوة البدنية للشخص فحسب، بل أيضًا من خلال نظامه العصبي وسرعة رد الفعل والتدريب والمهارة.

أظهرت التجارب التي تم إجراؤها باستخدام طبقات مختلفة (شارك ستة أشخاص في التجارب) في حالة الانخفاض الهائل لحمولة تزن 80 كجم أنه عند التثبيت فوق الكتف لمتسلق متوسط، يحدث تأثير ديناميكي يصل إلى 100-130 كجم يمكن التسامح معها.

في ظل الأحمال الثقيلة، عادة ما يفقد الحزام الاستقرار. عند التثبيت في وضعية الجلوس من خلال أسفل الظهر، يزداد ثبات الجسم قليلاً ويصل الحمل الديناميكي المسموح به إلى 150-160 كجم.

عند استخدام تقنيات التثبيت مع الخطافات، من خلال الحافة، أو الفأس الجليدي، فإن التأثير الديناميكي الذي يتصوره الحزام، كقاعدة عامة، يتقلب ضمن عدة عشرات من الكيلوغرامات.

لم يقم فريق TsNIIFK بإجراء تجارب خاصة للعثور على الحد الأقصى للأحمال المسموح بها للمؤمن له. تم إجراء عدة اختبارات سقوط لشخص على منحدر جليدي شديد الانحدار (62 درجة) وعلى منحدر شجر يبلغ انحداره 35 درجة. في جميع التجارب الأخرى، تم استبدال الشخص المؤمن عليه على المقاطع شديدة الانحدار بحمولة خشبية، وعلى المنحدرات - بحيوان محشو يتوافق حجمه ووزنه مع جسم الإنسان. باستخدام مقياس ديناميكي متصل بشخص يسقط أو حمولة أو حيوان محشو، تم تحديد حجم التأثير الديناميكي على الشخص المؤمن عليه. ويلخص متوسط ​​نتائج التجارب في الجدول المرفق. 1.

السؤال الذي يطرح نفسه: هل يستطيع جسم الإنسان تحمل مثل هذا الحمل الديناميكي؟

إلى حد ما، يمكن الحصول على الإجابة على هذا السؤال من معلومات واسعة النطاق إلى حد ما حول القفز بالمظلات والطيران. دون أن نكون قادرين على الخوض فيها بمزيد من التفصيل، نشير إلى أنه عند فتح المظلة، يحدث فقدان السرعة خلال 0.3-0.6 ثانية ويواجه الطائر حملاً ديناميكيًا يبلغ حوالي 600 كجم. ومع ذلك، فإن حزام صدر المتسلق يختلف بشكل حاد عن حزام المظلي سواء من حيث منطقة التلامس مع الجسم أو في التوزيع الموحد للحمل على الصدر والساقين.

أظهرت التجارب التي أجريت على شخص يسقط على منحدر جليدي أنه حتى الحمل الذي يتراوح وزنه بين 120 و 150 كجم يكون مؤلمًا للغاية بسبب عدم كفاية حزام الصدر. هناك حاجة ملحة لإيجاد نظام لأحزمة الصدر حيث لا تشكل الحمولة المحتملة التي تتراوح بين 300-400 كجم خطرًا على الشخص الذي يسقط.

ثانيا. الحبل وخصائصه

يوضح هذا القسم النتائج الرئيسية التي حصل عليها الفريق خلال الاختبارات الثابتة والديناميكية للحبال، بالإضافة إلى بعض المعلومات من أعمال مؤلفين آخرين. ضيق المساحة لا يسمح لنا بتقديم جميع المواد المتوفرة لدينا حول طرق استخدام الحبال لربط الصدر وربطه، مما يبرر التوصيات العملية ذات الصلة.

في كثير من الأحيان، يحول المتسلقون الحبل إلى نوع من الوثن، متناسين أنه فقط في أيدي شخص واعي وماهر يصبح وسيلة موثوقة. تُحصي إحصائيات الحوادث (في الخارج بشكل رئيسي) عشرات الوفيات التي حدثت نتيجة لكسر الحبل.

يبلغ قطر حبل التسلق عادة 10-14 ملم وقوته من 1000 إلى 1200 كجم. الحبال السميكة ثقيلة وغير مريحة في الاستخدام، خاصة وأن وزنها وقطرها يزدادان عندما تكون مبللة. أنسب مادة لتسلق الحبال هي القنب طويل الألياف. ألياف الكتان ليست قوية بما فيه الكفاية وغير مريحة للاستخدام، لأن خيوط هذا الحبل تتفكك بسهولة.

يمكن أن تكون الحبال ملتوية أو مضفرة. تعتبر الخيوط المضفرة أكثر مرونة ، ولكنها أقل قوة من تلك الملتوية - الحبل الملتوي الذي يبلغ قطره 10 مم يتوافق مع الحبل المضفر بقطر 12 مم. عندما يكون الحبل مبللا، يمتص المزيد من الرطوبة بشكل ملحوظ.

تجفيف الحبل المضفر أكثر صعوبة؛ لا يخترق الهواء أليافه الداخلية وتبدأ عمليات التعفن فيها بشكل أسرع.

الحبل عبارة عن حبل ملتوي أو مضفر يبلغ قطره 6-8 ملم. حتى الآن كان يعتقد أن قوة الحبل كانت 250-300 كجم. ومع ذلك، فقد أظهرت تجارب فريقنا أن هذه القوة في بعض الحالات لا تضمن سلامة استخدام الحبل للتثبيت الذاتي، حيث أنه مع بعض طرق التثبيت يمكن أن تتعرض الحلقة لقوة ديناميكية تصل إلى 200 كجم. وبالنظر إلى أن الحبل يفقد ما يصل إلى 50% من قوته في العقد، فمن الضروري أن تبلغ قوة الحبل 500 كجم على الأقل.

ومن بين المواد والمنتجات المعروفة لدينا يعتبر الحبل المصنوع من الألياف النباتية حتى الآن أفضل وسائل التأمين ولذلك يجب أن يخضع لدراسة وتحسين متأنيين وشاملين.

يجب أن تعتمد تقنية التثبيت على خصائص وقدرات الحبل.

عند دراسة جودة حبل التسلق، نهتم بشكل أساسي بقوته ومرونته وخصائصه المرنة وأدائه، أي قدرته، بسبب تمدده، على امتصاص عدد معين من كيلوغرامات العمل من الجسم المتساقط.

أظهر بحث الفريق أن الحبل لا يطيع تمامًا قانون المرونة، وهو صالح لمعظم الأجسام المتجانسة. إذا كانت قيمة الاستطالة بالنسبة للأجسام المرنة متناسبة مع قوة الشد المؤثرة، فعند شد الحبل نلاحظ أولاً زيادة كبيرة في الطول، وبعد ذلك مع زيادة قوة الشد، تقل الزيادة في الاستطالة.

يجب أولاً البحث عن تفسير لهذه الظاهرة في حقيقة أن الحبل مصنوع من عدد كبير من الألياف القصيرة إلى حد ما. يتم جمع الألياف في خيوط، والتي يتم ملتوية الحبل منها.

لهذا السبب، عندما يتم شد الألياف داخل مثل هذه الخيوط، يبدو أنها تستقيم أولاً، وتتحول بالنسبة لبعضها البعض، وأخيراً تطيل الألياف نفسها.

هناك نوعان من الاستطالات: الاستطالة المتبقية، والتي تبقى بعد توقف قوة الشد، والاستطالة المرنة، والتي تختفي بمجرد توقف قوة الشد عن العمل؟ قوة. عادة، بالنسبة للمواد المرنة المختلفة، تكون الاستطالة المتبقية صغيرة. كما أظهر بحثنا وعمل المؤلفين الآخرين، فإن الصورة المعاكسة للحبل هي: استطالة متبقية كبيرة جدًا مع استطالة مرنة صغيرة نسبيًا. يعد هذا عيبًا خطيرًا في الحبل، مما يقلل بشكل كبير من أدائه بعد أول امتداد قوي.

تم تخصيص عمل سيكستوس وهوبر وهنري لمسألة قوة وأداء الحبال الملتوية والمضفرة. لقد أظهروا أن الحبال الملتوية والمضفرة المصنوعة من نفس المادة، بنفس الوزن لكل متر طولي، لها قوة واستطالة مختلفة. ويترتب على البيانات التجريبية أن الحبل الملتوي يتمتع بقوة شد أعلى. يحتوي الحبل المضفر على استطالة متبقية أكبر في ظل أحمال صغيرة نسبيًا، ونتيجة لذلك يتناقص أدائه بشكل حاد مع التمدد المتكرر. أثناء الاختبارات الثابتة، وجد الباحثون أن قوة الشد للحبل الملتوي الجديد تبلغ حوالي 1000-1100 كجم، ويتم التعبير عن أقصى أداء له (حتى التمزق) عند 45-50 كجم-م لكل متر واحد من طوله.

أثناء الاختبارات الديناميكية، تم أيضًا تحديد ارتفاع السقوط الحرج الذي يؤدي إلى كسر الحبل. وجد المؤلفون أنه عندما يصل طول الحبل إلى متر واحد، يحدث التمزق عند السقوط من ارتفاع يزيد عن 0.6 متر.

تم تنظيم الاختبارات الديناميكية للحبال التي أجراها فريقنا على منصة بارتفاع 11 مترًا، مما جعل من الممكن اختبار الحبال في ظروف أقرب إلى التثبيت في الجبال. تم إجراء التجارب بنسب مختلفة من طول الحبل وارتفاع السقوط، مما أظهر بوضوح عدم جواز ربط الحبل بشكل صارم أثناء السقوط. في جميع التجارب، انكسر الحبل عند العقدة العلوية، مما أكد تمامًا نظرية انتشار الصدمة الديناميكية. حدث التمزق بالقرب من العقدة بمعدل 50% من القوة التي حددتها الاختبارات الثابتة. ويترتب على ذلك أن أقصى قدرة أداء للحبل، التي تم العثور عليها مع تمديد ثابت (45-50 كجم-م)، في الواقع، في ظل ظروف التثبيت، تنخفض إلى النصف وتبلغ 20-25 كجم-م فقط. بالإضافة إلى ذلك، ينطبق الأداء المشار إليه على العينات الجديدة التي لم يتم تمديدها بعد؛ بالنسبة للحبل المستخدم، يتناقص أداءه بشكل أكبر عند سحبه. هناك بيانات مثيرة للاهتمام حول هذه المسألة، ملخصة في الجدول. 2 مذكور في مقالة شوارتز 1.

الجدول 2

أداء الحبل

قمنا بتوسيع ملاحظاتنا وأجرينا سلسلة من الاختبارات على العينات الرطبة والمجففة. من حيث القوة والأداء، فإن الحبل المبلل يكاد يكون جيدًا مثل الحبل الجاف. يفقد حبل قنب السيزال الرطب والرطب 5 إلى 10٪ من قوته.

يلخص الجدول 3 النتائج الرئيسية للاختبارات الثابتة التي أجراها الفريق.

يستعيد الحبل المجفف تمامًا قوته تمامًا.

تشكل العمليات المتعفنة التي تحدث بسهولة في ألياف الحبال خطراً كبيراً. هناك حالات معروفة عندما ينكسر حبل جديد تقريبًا أثناء الاختبار بنسبة 50٪ أو حتى بنسبة أقل من حمل الكسر العادي.

الجدول 3

اختبار الشد للحبال

العيب الكبير جدًا هو ضعف مقاومة ألياف الحبل لجميع أنواع قوى القص.

إذا كان الحبل المصنوع من قنب السيزال عند تمديده يتمتع بقوة شد تبلغ حوالي 1100 كجم، فعندما يتم قطع القوة، يحدث تمزق عند أحمال تتراوح بين 500-600 كجم، اعتمادًا على المنطقة التي تعمل عليها هذه القوة.

تحدث قوة القص في جميع العقد، حيث يتم ثني الحبل في حلقات تسلق، وعلى الحواف. وهذا ما يفسر حقيقة أن تمزق الحبل يحدث عادة بالقرب من العقدة أو في حلقة تسلق.

لذلك، يجب أن يتذكر المتسلق أن الحبل الجديد عالي الجودة يمكنه تحمل أقصى تأثير يصل إلى 500 كجم. قريبا جدا (بعد 5-10 أيام من الاستخدام) تنخفض بنسبة 25-30٪ أخرى، وبعد 1-2 مواسم من الاستخدام يمكن أن تكون أقل من النصف، حوالي 200-250 كجم.

معلقة على صورة جده. و نحنأنفسهم اليوملاأولئك, ماذاكانأمس، الذي - التي، ماذايأتي للحياة فينا في الصباح، شيء مختلف... عن ماذا ماذانام في المساء. وهم يتغيرون لا ...

الأحكام الأساسية

تحدث ظاهرة الاصطدام عندما تتغير سرعة الجزء المعني من الهيكل أو الأجزاء الملامسة له خلال فترة زمنية قصيرة جدًا.

عند دق الخوازيق، يسقط حمل ثقيل من ارتفاع معين على الطرف العلوي من الكومة ويغرقها في الأرض؛ تتوقف المرأة على الفور تقريبًا، مما يتسبب في تعرضها لضربة. تحدث ظواهر مماثلة أثناء تزوير؛ يحدث التأثير من خلال كل من المنتج الذي يتم تشكيله وقضيب المطرقة مع المطرق، حيث يتوقف الأخير بسرعة كبيرة عند ملامسته للمنتج. أثناء الاصطدام، تنشأ ضغوط متبادلة كبيرة جدًا بين كلا الجزأين المتصادمين. تتغير سرعة الجسم المصطدم خلال فترة زمنية قصيرة جدًا، وفي حالة معينة تنخفض إلى الصفر؛ يتوقف الجسم. وهذا يعني أنه تنتقل إليه تسارعات كبيرة جداً من الجزء المصطدم، موجهة في الاتجاه المعاكس لحركته، أي رد فعل يساوي حاصل ضرب كتلة الجسم الضارب وينتقل هذا التسارع.

للدلالة على هذا التسارع من خلال، يمكننا أن نكتب أن رد الفعل هو أين سوزن الجسم الضارب. وفقا لقانون المساواة في الفعل ورد الفعل على ما ضرب. ينتقل جزء من الهيكل بنفس القوة، ولكن في الاتجاه المعاكس (الشكل 1). هذه القوى تسبب التوتر في كلا الجسمين.

رسم بياني 1.مخطط حساب تحميل التأثير.

وهكذا، في الجزء المضروب من الهيكل تنشأ مثل هذه الضغوط كما لو أن قوة القصور الذاتي للجسم الضارب قد تم تطبيقها عليه؛ يمكننا حساب هذه الضغوط من خلال التعامل مع قوة القصور الذاتي باعتبارها الحمل الثابت لهيكلنا. تكمن الصعوبة في حساب قوة القصور الذاتي هذه. ولا نعرف مدة الارتطام، أي مقدار الزمن الذي تنخفض فيه السرعة إلى الصفر. ولذلك، فإن حجم التسارع لا يزال مجهولا أ، وبالتالي القوة. وبالتالي، على الرغم من أن حساب الضغوط أثناء الاصطدام هو حالة خاصة لمشكلة أخذ قوى القصور الذاتي في الاعتبار، لحساب القوة والضغوط والتشوهات المرتبطة بها، فمن الضروري هنا استخدام تقنية مختلفة واستخدام قانون الحفاظ على الطاقة.

عند الاصطدام، يحدث تحول سريع جدًا لنوع واحد من الطاقة إلى نوع آخر: تتحول الطاقة الحركية للجسم المضرب إلى طاقة تشوه محتملة. ومن خلال التعبير عن هذه الطاقة كدالة للقوة أو الإجهاد أو التشوه، يمكننا حساب هذه الكميات.

الطريقة العامة لحساب المعامل الديناميكي عند الاصطدام.

لنفترض أن الجسم جامد جدا أوزن سوالتي يمكن إهمال تشوهها عند السقوط من ارتفاع معين ح، يضرب جسدًا آخر ب، على أساس نظام مرن مع(الصورة 2). في حالة معينة، قد يكون هذا سقوط حمل على نهاية قضيب منشوري، يتم تثبيت الطرف الآخر منه (تأثير طولي)، وسقوط حمل على عارضة مستلقية على دعامات (تأثير الانحناء)، وما إلى ذلك .

الصورة 2.النموذج الديناميكي لتحميل الصدمات.

في فترة زمنية قصيرة جدًا، ينشأ النظام المرن معسوف تواجه بعض التشوه. دعونا نشير بحركة الجسم في(سيتم إهمال التشوه المحلي) في اتجاه التأثير. في الحالات الخاصة المذكورة أعلاه، أثناء الاصطدام الطولي، يجب اعتبار الإزاحة بمثابة تشوه طولي للقضيب أثناء اصطدام الانحناء، وانحراف العارضة في القسم المضرب، وما إلى ذلك نتيجة الاصطدام في النظام معسوف تنشأ الضغوط (أو اعتمادا على نوع التشوه).

على افتراض أن الطاقة الحركية تيتم تحويل الجسم المصطدم بالكامل إلى الطاقة الكامنة لتشوه النظام المرن، يمكننا أن نكتب:

دعونا نحسب الآن. في حالة التشوه الساكن، تكون الطاقة الكامنة تساوي عدديًا نصف ناتج القوة المؤثرة والتشوه المقابل:

يمكن حساب التشوه الساكن في القسم المتأثر باستخدام قانون هوك، والذي يمكن كتابته بشكل عام على النحو التالي:

هنا معبعض معاملات التناسب (وتسمى أحيانًا صلابة النظام)؛ يعتمد ذلك على خصائص المادة وشكل وحجم الجسم ونوع التشوه وموضع الجزء المتأثر. لذلك، مع التمدد أو الضغط البسيط، و؛ عند ثني عارضة معلقة في الأطراف بقوة مركزة سفي منتصف المدى و ؛ إلخ.

وبالتالي، يمكن إعادة كتابة التعبير عن الطاقة على النحو التالي:

تعتمد هذه الصيغة على فرضيتين: أ) صحة قانون هوك و ب) نمو تدريجي من الصفر إلى القيمة النهائية للقوة سوالضغوط والانفعالات المتناسبة معها.

تظهر التجارب لتحديد المعامل المرن من خلال ملاحظات الاهتزازات المرنة للقضبان أنه حتى في ظل الحركة الديناميكية للأحمال، يظل قانون هوك ساري المفعول، ويحتفظ المعامل المرن بقيمته. أما بالنسبة لطبيعة زيادة الإجهاد والتشوه، فحتى أثناء الاصطدام يحدث التشوه، وإن كان بسرعة، ولكن ليس على الفور؛ وترتفع تدريجياً خلال فترة زمنية قصيرة جداً من الصفر إلى القيمة النهائية؛ وبالتوازي مع زيادة التشوهات، تزداد الضغوط أيضًا.

استجابة النظام معلعمل الحمولة الساقطة س(دعنا نسميها) نتيجة لتطور التشوه؛ إنها تنمو بالتوازي من الصفر إلى القيمة القصوى النهائية، وإذا لم تتجاوز الضغوط حد التناسب للمادة، فإنها ترتبط بها بموجب قانون هوك:

أين معمعامل التناسب المذكور أعلاه، والذي يحتفظ بقيمته أثناء التأثير.

وبالتالي فإن كلا الشرطين الأساسيين لصحة الصيغة (3) مقبولان أيضًا أثناء التأثير. ولذلك، يمكننا أن نفترض أن شكل الصيغة أثناء التأثير سيكون هو نفسه كما هو الحال في التحميل الثابت للنظام معقوة القصور الذاتي، أي.

(هنا يؤخذ في الاعتبار أنه حسب السابق.) استبدال القيم توفي المعادلة (1) نحصل على:

أو، مع وضع علامة الزائد أمام الجذر لتحديد أكبر قدر من تشوه النظام في اتجاه التأثير، نحصل على:

يتضح من هذه الصيغ أن حجم التشوهات الديناميكية والضغوط والقوى يعتمد على حجم التشوه الساكن، أي على الصلابة والأبعاد الطولية للجسم المتأثر؛ وسيتم توضيح ذلك أدناه مع الأمثلة الفردية. ضخامة

علاوة على ذلك، منذ ذلك الحين

أين طاقة الجسم الضارب عند بداية الاصطدام، فيمكن أيضًا تقديم التعبير عن المعامل الديناميكي بهذا الشكل:

إذا أدخلنا الصيغتين (4) و(5)، فإننا ببساطة نطبق الحمل على الفور س، ثم و ؛ مع التطبيق المفاجئ للقوة ستكون التشوهات والضغوط أعلى مرتين مما هي عليه تحت تأثير ثابت لنفس القوة.

وعلى العكس من ذلك، إذا كان ارتفاع قطرة الحمولة ن(أو السرعة) كبيرة مقارنة بالتشوه، ففي التعبير الجذري للصيغ (4) (8) يمكن إهمال الوحدة مقارنة بقيمة النسبة. ثم يتم الحصول على التعبيرات التالية لـ و:

يتم تحديد المعامل الديناميكي في هذه الحالة بواسطة الصيغة

تجدر الإشارة إلى أنه في حين أن إهمال وحدة 2H في التعبير الجذري مسموح به بالفعل (لن يزيد عدم دقة الصيغ التقريبية عن 5٪). ولا يجوز إهمال الوحدة التي أمام الجذر إلا عندما تكون النسبة كبيرة جدًا.

لذلك، على سبيل المثال، لكي تعطي الصيغتان التقريبيتان (11) و (12) خطأ لا يزيد عن 10%، يجب أن تكون النسبة أكبر من 110.

يمكن أيضًا استخدام الصيغ و ، التي يتم التعبير عنها من خلال ، لحل مشكلة التأثير القادم للأجسام المتحركة بسرعة معينة، عند تحديد الضغوط في أسطوانة محرك الاحتراق الداخلي الناتجة عن الزيادة الحادة في ضغط الغاز أثناء اندلاع خليط قابل للاحتراق، وما إلى ذلك. وعلى هذا الأساس، يمكن اعتبارها صيغ عامة لحسابات التأثير.

بتلخيص ما سبق، يمكننا تحديد الطريقة العامة التالية لحل مشاكل تحديد الضغوط عند التأثير. بتطبيق قانون حفظ الطاقة يجب علينا:

1) حساب الطاقة الحركية للجسم الضارب ت;

2) حساب الطاقة المحتملة للأجسام التي تتلقى تأثيرًا تحت حمل قوى القصور الذاتي عند الاصطدام؛ يجب التعبير عن الطاقة الكامنة من خلال الإجهاد (،) في أي قسم، من خلال التشوه (الاستطالة، الانحراف) أو من خلال قوة القصور الذاتي للجسم الضارب؛

3) مساواة الكميات و تومن المعادلة الناتجة ابحث إما بشكل مباشر عن الإجهاد أو الانفعال الديناميكي، ومنه باستخدام قانون هوك، ابحث عن الإجهاد أو القوة والضغوط والانفعالات الديناميكية المقابلة.

تفترض الطريقة العامة الموصوفة لحساب التأثير أن كل الطاقة الحركية للجسم الضارب تتحول بالكامل إلى طاقة محتملة لتشوه النظام المرن. هذا الافتراض ليس دقيقا. يتم تحويل الطاقة الحركية للحمل المتساقط جزئيًا إلى طاقة حرارية وطاقة التشوه غير المرن للقاعدة التي يرتكز عليها النظام.

في الوقت نفسه، عند سرعات التأثير العالية، لا يتوفر للتشوه أثناء التأثير الوقت الكافي للانتشار على كامل حجم الجسم المتأثر وتنشأ ضغوط محلية كبيرة في موقع التأثير، وتتجاوز في بعض الأحيان قوة إنتاج المادة. على سبيل المثال، عندما تضرب مطرقة الرصاص عارضة فولاذية، فإن معظم الطاقة الحركية تتحول إلى طاقة تشوهات محلية. يمكن أن تحدث ظاهرة مماثلة حتى عندما تكون سرعة التأثير منخفضة، ولكن صلابة أو كتلة الهيكل المتأثر مرتفعة.

الحالات المشار إليها تتوافق مع أحجام الكسور الكبيرة. لذلك يمكننا القول أن طريقة الحساب الموضحة أعلاه قابلة للتطبيق طالما أن الكسر لا يتجاوز قيمة معينة. وتشير الدراسات الأكثر دقة إلى أن الخطأ لا يتجاوز 10% إذا . وبما أنه يمكن تمثيل هذا الكسر كنسبة، يمكننا القول أن الطريقة المذكورة قابلة للتطبيق طالما أن طاقة التأثير لا تتجاوز أكثر من 100 مرة طاقة التشوه المحتملة المقابلة للحمل الثابت للهيكل مع وزن الحمل المصطدم . مع الأخذ في الاعتبار كتلة الجسم المتأثر أثناء الاصطدام، يسمح لنا بتوسيع حدود تطبيق هذه الطريقة إلى حد ما في الحالات التي تكون فيها كتلة الجسم المتأثر كبيرة.

يتم تقديم نظرية أكثر دقة للتأثير في دورات حول نظرية المرونة.

حسابات قوة التأثير ليست شائعة جدًا في العمل العادي لمهندس التصميم. ولذلك، فإن ظهور مثل هذه المهمة يمكن أن يكون محيرا بسبب عدم توقعه. حسابات الصدمة، أي الأحمال الديناميكية، معقدة للغاية وغالبًا ما يتم إجراؤها...

وفقا للأساليب والصيغ التجريبية التي تم الحصول عليها من التجارب العملية. في هذه المقالة سننظر في الحساب باستخدام صيغة نظرية تقريبية، والتي، مع ذلك، تسمح لك بسرعة وبساطة ومفهومة وبدقة كافية للعديد من حالات الحياة بمراعاة المكون الديناميكي للحمل!

دعونا نجري حسابًا للقوة ونحدد انحراف الشعاع تحت تأثير حمل الصدمات باستخدام مثال وحدة التحكم.

تم وصف النهج العام للحسابات الثابتة لقوة الانحناء بالتفصيل في المقالة "" التي توفر معادلات عامة تجعل من الممكن حساب قوة الحزمة مع أي دعامات وتحت أي أحمال.

سنقوم بإجراء العمليات الحسابية في برنامج MS Excel. بدلاً من آنسة اكسل يمكنك استخدام برنامج OOo Calc من حزمة Open Office المجانية.

يمكن العثور على قواعد تنسيق خلايا ورقة Excel المستخدمة في مقالات هذه المدونة على الصفحة " ».

حساب شعاع ناتئ عند الاصطدام.

حساب القوة الذي سنقوم به تقريبي.

أولاً، نفترض أن كل الطاقة الكامنة للحمل الذي يسقط من ارتفاع معين تتحول إلى طاقة حركية، والتي عندما يتلامس الحمل مع الحزمة، تتحول بالكامل إلى طاقة تشوه محتملة. في الواقع، يتم تحويل بعض الطاقة إلى حرارة.

ثانيا، لن نأخذ في الاعتبار كتلة الشعاع في الحساب. أي أن انحراف الشعاع تحت تأثير وزنه سوف يساوي الصفر! (كلما كان وزن الشعاع أصغر بالنسبة لوزن الحمولة، كلما كانت النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام طريقة الحساب قيد النظر أكثر دقة!)

ثالثًا، سيتم تعريف انحراف الحزمة عند الاصطدام على أنه الانحراف عن التأثير الساكن لحمل بوزن أكبر من الوزن الفعلي للحمل بمقدار يحدده المعامل الديناميكي. وهذا يعني أننا نجد القوة عند الاصطدام كمجموع الوزن وقوة القصور الذاتي للحمل أثناء الكبح.

رابعا، نفترض أن الحمل لا يرتد عند الاصطدام، ولكنه يتحرك بمقدار الانحراف الديناميكي مع الحزمة. أي أن التأثير غير مرن على الإطلاق!

خامسًا، لنأخذ في الاعتبار شرط ألا يتجاوز الخطأ الحسابي 8...12% فقط إذا كان المعامل الديناميكي المحسوب لا يزيد عن 12!

يوضح الشكل أدناه مخطط التصميم.

لنقم بإنشاء برنامج في Excel، وعلى سبيل المثال، إجراء حساب القوة وتحديد انحراف شعاع المقطع العرضي الدائري.

البيانات الأولية:

1. وزن البضائع زفي H نكتب

إلى الخلية D3: 50

2. ارتفاع انخفاض التحميل حأدخل في مم

إلى الخلية D4: 400

3. طول شعاع ناتئ لأدخل في مم

إلى الخلية D5: 2500

4. لحظة القصور الذاتي المحورية للمقطع العرضي للحزمة أنا سفي مم 4 حساب القطر د=36 ملم

في الخلية D6: =PI()*36^4/64 =82448

أنا س = π * د4/64

5. لحظة المقاومة المحورية للمقطع العرضي للحزمة ث سفي مم 3 حساب القطر د=36 ملم

في الخلية D7: =PI()*36^3/32 =4580

ث س = π * د 3 /32

6. الإجهادات المسموح بها لمادة العارضة (St3 sp5) أثناء الثني [ σ و] في N / مم 2 نكتب

إلى الخلية D8: 235

7. معامل مرونة مادة الشعاع هفي N / مم 2 ندخل

إلى الخلية D9: 215000

نتائج الحساب:

8. الحد الأقصى لعزم الانحناء تحت الحمل الساكن مست سفي N * مم نحدد

في الخلية D11: =D3*D5 =125000

مست س = ز * ل

9. الحد الأقصى للجهد تحت الحمل الثابت σ شفي N / مم 2 نحسب

في الخلية D12: =D11/D7 =27

σ ش = مست س / ث س

10. انحراف حافة الكونسول بسبب التأثير الساكن للحمل فست ذفي N / مم 2 نحسب

في الخلية D13: =D3*D5^3/3/D9/D6 =14,7

فست ذ = ز * ل 3 /(3* ه * أنا س )

11. معامل ديناميكي ك داحسب

في الخلية D14: =1+(1+2*D4/D13)^0.5 =8,45

ك د = 1+(1+2* ح /فست ص) 0.5

12. الحد الأقصى من الضغط تحت الحمل الديناميكي σ دفي N / مم 2 نحسب

في الخلية D15: =D12*D14 =231

σ د = σ ش * ك د

13. انحراف الحزمة عند نقطة التأثير تحت التأثير الديناميكي للحمل في دي ذفي ملم نحدد

في الخلية D16: =D13*D14 =124,1

في دي ذ = فست ذ * ك د

14. عامل الأمان كاحسب

في الخلية D17: =D8/D15 =1,02

ك = [ σ و] / σ د

خاتمة.

يمكن استخدام الحساب الذي تم إنشاؤه في Excel لحساب قوة تأثير الحزم الكابولية لأي قسم. للقيام بذلك، من الضروري أولاً حساب اللحظات المحورية للقصور الذاتي ومقاومة القسم المقابل في البيانات الأولية.

بالنسبة للحزم ذات خيارات الدعم الأخرى، يجب أن تجد الانحراف والإجهاد الناتج عن التأثير الثابت للحمل باستخدام الصيغ المقابلة لمخطط الدعم، ثم باستخدام الصيغة الواردة في الفقرة 11، احسب المعامل الديناميكي وحدد انحراف شعاع عند نقطة الاصطدام والحد الأقصى من الضغط في القسم الخطير أثناء الاصطدام.

القسم الخطير هو القسم الذي يكون فيه الضغط الحد الأقصى، وبالتالي، سيبدأ الانحناء عندما يصل الضغط إلى القيمة الحدية. يتم تحديد هذا القسم بشكل فردي لمخططات محددة من المخططات والحسابات.

ويعتمد المعامل الديناميكي - كما يلي من الصيغة - على ارتفاع هبوط الحمل ومقدار الانحراف عند تطبيق الحمل بشكل ثابت. كلما زاد ارتفاع السقوط، زاد المعامل الديناميكي. وهذا أمر مفهوم، ولكن لماذا يزداد هذا المعامل مع انخفاض الانحراف الساكن؟ والحقيقة هي أنه كلما كان الانحراف الثابت أصغر، كلما كان الشعاع أكثر صلابة وتوقف الحمل المتساقط بشكل أسرع بعد لمسه. كلما قصر زمن ومسافة فرملة الحمل، زاد التسارع (بتعبير أدق، الكبح هو التسارع بعلامة سلبية)، وبالتالي زادت قوة القصور الذاتي، والتي، وفقًا لقانون نيوتن الثاني، تساوي المنتج من كتلة الجسم والتسارع! قد يكون القفز على الترامبولين من ارتفاع أربعة أمتار أمرًا سهلاً، لكن القفز على أرضية خرسانية محفوف بالعواقب...

يشترك لإعلانات المقالات في النافذة الموجودة في نهاية كل مقال أو في النافذة الموجودة أعلى الصفحة.

لا تنسى يتأكد الاشتراك بالضغط على الرابط في خطاب سيأتي إليك على الفور عبر البريد المحدد (قد يصل إلى المجلد « رسائل إلكترونية مزعجة » )!!!

اترك تعليقاتك أيها القراء الأعزاء! تجربتك ورأيك ستكون مثيرة للاهتمام ومفيدة للزملاء !!!

اتوسل محترم عمل المؤلف تحميل الملف بعد الاشتراك لإعلانات المادة!

دعونا نفكر في بعض الأنظمة المرنة الثابتة التي يسقط عليها الحمل H من ارتفاع h (الشكل 6.14). بعد اجتياز المسار، فإن الحمل P، الذي يتحرك بسرعة معينة، يتلامس مع النظام الثابت. وتسمى هذه الظاهرة التأثير. عند دراسة الارتطام نفترض أن الارتطام غير مرن، أي أن الجسم الضارب لا يرتد عن الهيكل بل يتحرك معه.

بعد الاصطدام، في وقت ما، تصبح سرعة حركة الحمل مساوية للصفر. في هذه اللحظة يصل تشوه الهيكل والضغوط الناشئة فيه إلى أعلى مستوياته. ثم تحدث تذبذبات تدريجية للنظام والحمل. ونتيجة لذلك، يتم إنشاء حالة من التوازن الثابت، حيث تكون تشوهات الهيكل والضغوط فيه مساوية للتشوهات والضغوط الناشئة عن القوة المؤثرة بشكل ثابت P.

يمكن أن يواجه النظام الذي يتعرض للتأثير أنواعًا مختلفة من التشوهات: الضغط (الشكل 6.14، أ)، والانحناء (الشكل 6.14، ب، ج)، والالتواء مع الانحناء (الشكل 6.14، د)، وما إلى ذلك.

الغرض من حساب هيكل التأثير هو تحديد أكبر التشوهات والضغوط الناتجة عن التأثير.

في سياق قوة المواد، من المفترض أن الضغوط التي تنشأ في النظام أثناء التأثير لا تتجاوز حدود مرونة وتناسب المادة، وبالتالي يمكن استخدام قانون هوك عند دراسة التأثير.

تعتمد النظرية التقريبية للتأثير، التي تمت مناقشتها في الدورة التدريبية حول قوة المواد، على فرضية مفادها أن مخطط إزاحات النظام من الحمل P عند الاصطدام (في أي وقت) يشبه مخطط الإزاحات الناشئة عن نفس تحميل، ولكن يتصرف بشكل ثابت.

على سبيل المثال، إذا كان مخطط أكبر انحرافات الحزمة من الاصطدام بها مع سقوط حمل P من ارتفاع h (الانحرافات الديناميكية) له الشكل الموضح في الشكل. 7.14، أ، ومخطط الانحرافات من القوة المطبقة بشكل ثابت P (الانحرافات الثابتة - العرض الموضح في الشكل 7.14، ب، ثم بناءً على الفرضية المحددة

أين هي الانحرافات الديناميكية (من التأثير مع الحمل P) في أقسام الحزمة، على التوالي، مع الإحداثي السيني وتحت الحمل؛ - الانحرافات الثابتة (من القوة P المؤثرة بشكل ثابت) في نفس الأقسام؛ - معامل ديناميكي.

يترتب على الفرضية المذكورة أعلاه أن سرعات حركة نقاط مختلفة من النظام التي تدرك التأثير، في كل لحظة من الزمن، ترتبط ببعضها البعض مثل إزاحة هذه النقاط من الحمل الثابت P. في تلك اللحظة من الزمن فعندما تكون سرعة حركة نقطة النظام عند نقطة الارتطام صفراً فإن سرعة تحركات جميع نقاطه الأخرى تكون أيضاً صفراً.

دعونا نفكر أولاً في حساب التأثير في الحالات التي تكون فيها كتلة الجسم المرن المعرض للصدمة صغيرة ويمكن اعتبارها مساوية للصفر في الحساب. وفي هذه الحالات تصبح الفرضية السابقة دقيقة وليست تقريبية، وبالتالي تتيح لنا الحصول على حل دقيق للمشكلة.

دعونا نشير بـ A إلى أكبر حركة للنظام في اتجاه الحمل P (انظر الشكل 6.14).

فإن الشغل الذي بذله الحمل نتيجة سقوطه من ارتفاع h يساوي . في اللحظة التي يصل فيها تشوه النظام إلى قيمته القصوى، تكون سرعة حركة الحمل والنظام، وبالتالي طاقتهما الحركية، مساوية للصفر. وبالتالي فإن شغل الحمل في هذه اللحظة يساوي الطاقة المحتملة U لتشوه النظام المرن، أي.

من الفرضية المذكورة أعلاه، يترتب على ذلك أنه يمكن الحصول على إزاحات نقاط النظام المرن الناتجة عن التأثير (الإزاحات الديناميكية) عن طريق ضرب الإزاحات الناشئة عن العمل الثابت للقوة P بمعامل ديناميكي [انظر. الصيغة (7.14)].

وبالتالي، يمكن اعتبار الإزاحة من الحركة الديناميكية (الارتطام) للحمل بمثابة إزاحة ثابتة من القوة المؤثرة في اتجاه القوة P. ثم طاقة التشوه المحتملة للنظام [انظر. الصيغ (4.11) و (10.11)]

هذه هي القوة الأكبر التي يضغط بها الحمل على النظام المرن (عندما يكون لديه أكبر تشوه). هذه القوة تساوي مجموع وزن الحمولة وقوة القصور الذاتي للحمل الناتجة عن الكبح بواسطة نظامها المرن.

دعونا نستبدل التعبير V [باستخدام الصيغة (9.14)] بالمساواة (8.14):

ولكن على أساس الصيغة وبالتالي

هنا هو الإزاحة من القوة المؤثرة بشكل ثابت P في اتجاهها.

من الحالة (10.14)

في الصيغة (11.14) يتم أخذ علامة الجمع أمام الجذر لأن الانحراف A لا يمكن أن يكون سالبًا.

ترتبط سرعة v للحمل المتساقط عند لحظة التلامس مع النظام المعرض للصدمة بارتفاع السقوط h بالعلاقة

ولذلك يمكن تقديم الصيغة (11.14) بهذا الشكل:

استنادا إلى الصيغ (7.14)، (11.14) و (12.14)، نحصل على التعبير التالي للمعامل الديناميكي:

ويترتب على الفرضية المقبولة أن الضغوط الديناميكية ترتبط بقيم الضغوط الساكنة باعتبارها إزاحات مقابلة:

وبالتالي، لتحديد أكبر الضغوط والإزاحات أثناء الاصطدام، يجب ضرب الضغوط والإزاحات الموجودة نتيجة لحساب النظام للقوة P المؤثرة بشكل ثابت بمعامل ديناميكي أو يجب حساب النظام لعمل بعض القوى الثابتة القوة، ولكنها تساوي المنتج

دعونا الآن نفكر في الحالة التي يكون فيها ارتفاع سقوط الحمل صفرًا. تسمى هذه الحالة بالإجراء المفاجئ (أو التطبيق الفوري) للتحميل. هذا ممكن، على سبيل المثال، عند فتح أرضية خرسانية مسلحة، إذا تمت إزالة الأعمدة التي تدعم القوالب على الفور، مما أدى إلى طردها جميعًا في نفس الوقت. متى من الصيغة (13.14)

وبالتالي، في ظل التأثير المفاجئ للحمل، يكون تشوه النظام والضغط فيه أكبر بمرتين من التأثير الساكن نفسه. الأحمال. لذلك، في الحالات التي يكون فيها ذلك ممكنًا، يجب تجنب التطبيق المفاجئ للحمل، على سبيل المثال، يجب فك البلاطة تدريجيًا باستخدام الرافعات وصناديق الرمل وما إلى ذلك.

إذا كان الارتفاع h لسقوط الحمل أكبر بعدة مرات من الإزاحة، ففي التعبير (13.14) يمكننا إهمال الوحدات واتخاذها

ومن الصيغتين (13.14) و (16.14) يتضح أنه كلما زادت القيم، قل المعامل الديناميكي. تحت تأثير الحمل الثابت، لا تعتمد الضغوط في النظام على معامل المرونة للمادة، ولكنها تعتمد على معامل المرونة تحت تأثير التأثير، لأن القيمة تتناسب عكسيًا مع معامل المرونة.

دعونا نفكر في عدة أمثلة على التأثير، وعمل القوة R.

1. في حالة التأثير الطولي الذي يسبب تشوهًا ضاغطًا لحزمة ذات مقطع عرضي ثابت (انظر الشكل 6.14، أ)، AST، وبالتالي، بناءً على الصيغة (13.14)، المعامل الديناميكي

أعظم الضغوط خلال مثل هذا التأثير

إذا كان ارتفاع السقوط h أو السرعة v كبيرًا، إذن

من الصيغة (19.14) يترتب على ذلك أن الضغوط الناتجة عن التأثير تتناسب عكسيا مع الجذر التربيعي لحجم الحزمة.

لتقليل الضغوط الديناميكية، من الضروري زيادة الامتثال (تقليل صلابة) النظام، على سبيل المثال، باستخدام النوابض التي تخفف التأثير. لنفترض أنه تم وضع زنبرك على العارضة المعرضة لتأثير طولي (الشكل 8.14). ثم [انظر الصيغة (30.6)]

أين قطر السلك (قضيب) الزنبرك؟ - متوسط ​​قطر الربيع. - عدد دورات الربيع.

في هذه الحالة، المعامل الديناميكي

مقارنة الصيغة (20.14) مع التعبير (17.14) تبين أن استخدام الزنبرك يؤدي إلى انخفاض في المعامل الديناميكي. مع الزنبرك الناعم (على سبيل المثال، بقيمة d كبيرة أو صغيرة)، يكون للمعامل الديناميكي قيمة أصغر من القيمة الصلبة.

2. دعونا نقارن قوة العارضتين المعرضتين للتأثير الطولي (الشكل 9.14): أحدهما ذو مقطع عرضي ثابت مع المنطقة F، والآخر مع المنطقة F في مقطع من الطول والمساحة ضمن الطول المتبقي من الحزم

للشعاع الأول

وللثانية

إذا كان الطول صغيرًا جدًا، على سبيل المثال في وجود أخاديد عرضية، فيمكن للمرء أن يأخذه تقريبًا

تحت القوة الساكنة، كلا العوارض متساوية في القوة، حيث أن أعلى الإجهادات (عند الحساب دون مراعاة تركيز الإجهاد) في كل منهما تحت حمل الصدم، يكون المعامل الديناميكي حسب الصيغة التقريبية (16.14) للحزمة الأولى

والثاني (بقيمة صغيرة)

أي: مرات أكثر من الشعاع الأول. وبالتالي فإن الشعاع الثاني تحت تأثير القوة يكون أقل قوة من الأول.

3. في حالة تأثير الانحناء مع سقوط الحمل P من ارتفاع h إلى منتصف العارضة الملقاة بحرية على دعامتين (الشكل )،

في هذه الحالة، المعامل الديناميكي [انظر الصيغة (13.14)]

تحدث أكبر لحظة انحناء في القسم الموجود في منتصف امتداد الحزمة:

قوة القص في أقسام الشعاع

بالانتقال إلى حسابات التأثير مع الأخذ في الاعتبار كتلة النظام المرن المعرض للصدمة، دعونا نفكر أولاً في الحالة عندما يكون للنظام كتلة مركزة (أين وزن النظام) تقع عند النقطة التي يقع فيها الحمل P ( الشكل 10.14).

في هذه الحالة، سوف نميز ثلاث نقاط مميزة.

1. اللحظة التي تسبق مباشرة اتصال الحمل P بالنظام المرن، عندما تكون سرعة الحمل P تساوي v وسرعة الكتلة صفر.

2. لحظة اتصال الحمل P بالنظام؛ في هذه الحالة، السرعة من الحمل P تساوي سرعة حركة النظام المرن عند نقطة الاصطدام.

3. اللحظة التي يتلقى فيها النظام المرن أكبر إزاحة، وتكون سرعات الحمل P والنظام المرن تساوي الصفر.

يتم تحديد السرعة c على أساس أنه أثناء الاصطدام غير المرن، تكون كمية الحركة قبل الاصطدام مساوية لكمية الحركة بعد الاصطدام (انظر دورة الميكانيكا النظرية)، أي.

(21.14)

النظام تحت تأثير وزنه Q يتشوه حتى قبل الاصطدام. إذا كان انحراف النظام تحت القوة Q ناتجًا عن هذه القوة، فإن كمية الطاقة الكامنة المتراكمة بواسطة النظام قبل التأثير هي

نشير إلى A - أعظم حركة في المكان الذي يسقط فيه الحمل P بسبب تأثيره وقوته

في اللحظة الزمنية التي يستقبل فيها النظام مثل هذه الحركة، فإن الحملين P و Q يمارسان أكبر ضغط على النظام، حيث يساوي المعامل الديناميكي مع الأخذ في الاعتبار وزن الحمل P وقصور هذا الحمل و القصور الذاتي للحمل Q. اللحظة الزمنية قيد النظر تتوافق مع أكبر قيمة للطاقة الكامنة للنظام (الطاقة الحركية في هذه اللحظة هي صفر، لأن سرعات حركة الأحمال P و ) تساوي الصفر) :

أين هي الطاقة الكامنة للنظام قبل الاصطدام: الطاقة الحركية للحمل والنظام في لحظة اتصالهما؛ - عمل القوى P و Q على الإزاحة الإضافية (انظر الشكل 10.14) للنظام بعد الاصطدام.

يمكن أيضًا التعبير عن الطاقة الكامنة بدلالة القوة والإزاحة الكلية A [انظر: الصيغ (4.11) و (10.11]:

(23.14)

دعونا نساوي التعبيرين (22.14) و (23.14) ببعضهما البعض ونعبر عن قيمة c في أولهما من خلال v [انظر. الصيغة (21.14)]. ثم بعد بعض التحولات

دعونا نشير إلى انحراف النظام تحت الحمل P بسبب العمل الثابت لهذا الحمل. يتم تحديد العلاقة بين الإزاحات (على القوة Q) و (على القوة) بواسطة الصيغ

لنستبدل تعبيرات الإزاحة هذه في المعادلة (24.14) ونحولها:

تتلقى جزيئات النظام الملامسة للحمل P، بعد الاصطدام، نفس سرعة الحمل؛ وتتحرك الجزيئات المتبقية بعد الاصطدام بسرعات مختلفة اعتمادًا على موضع الجزيئات.

لتحديد أعظم الضغوط الديناميكية والإزاحات الناجمة عن التأثير، مع الأخذ بعين الاعتبار كتلة النظام المرن، وكذلك عند الحساب دون مراعاة الكتلة والضغط والإزاحة التي تم العثور عليها عن طريق حساب نظام العمل الثابت للقوة P يجب أن يتم ضربها بمعامل ديناميكي، مضيفًا إلى قيم الضغط والتشوهات الموجودة من الوزن الخاص للنظام المرن (إذا كان ينبغي أخذها في الاعتبار وفقًا لشروط المشكلة)، نحصل على المجموع الضغوط والنزوح الناشئة أثناء التأثير.

أسئلة للاختبار الذاتي 1. ما هي الأحمال الديناميكية؟ تسمى ثابتة والتي 2. ما هي الظاهرة التي تسمى التأثير؟ 3. ما هي الفرضية التي تكمن وراء نظرية التأثير؟ 4. ما هو الأساس لاشتقاق الصيغ لتحديد الإزاحة عند الارتطام؟ 5. ما هو "إجراء التحميل المفاجئ" وما هو المعامل الديناميكي لمثل هذا الإجراء؟ 6. كيف يتم تحديد عمليات النزوح والضغوط عند الارتطام؟ 7. هل تعتمد ضغوط الصدم على معامل مرونة مادة النظام المعرض للصدمات؟

التأثير كما هو معروف بالفعل، فإن الثبات هو الحمل الذي يزداد ببطء شديد من الصفر إلى قيمته النهائية مع الحمل المتزايد بسرعة، يجب أيضًا أن تؤخذ قوى القصور الذاتي الناتجة عن تشوه النظام في الاعتبار تسمى حركة الحمل التي تؤدي إلى تحرك الجسم ببعض التسارع، وكذلك التشوهات والضغوط الناجمة عنها، بالديناميكية

التأثير دعونا نفكر في نظام مرن ثابت يسقط عليه الحمل P من ارتفاع h (الشكل). بافتراض أن التأثير غير مرن، فإن الجسم الضارب لا يرتد، ولكنه يتحرك مع النظام في وقت ما تصبح سرعة حركة الحمل مساوية لصفر التشوه والضغوط تصل إلى أعلى قيم الهيكل ثم تحدث تذبذبات تدريجية مخمدة للنظام والحمل ويتم إنشاء حالة التوازن الساكن التي يحدث فيها تشوهات الهيكل و. الضغوط الموجودة فيه تساوي التشوهات والضغوط الناتجة عن القوة المؤثرة بشكل ثابت P

التأثير تعتمد النظرية التقريبية للتأثير على فرضية مفادها أن مخطط إزاحات النظام من الحمل P أثناء الاصطدام يشبه مخطط الإزاحات الناشئة عن نفس الحمل، ولكنه يتصرف بشكل ثابت، على سبيل المثال، مخطط أكبر انحرافات (ديناميكية) للحزمة من تأثير الحمل المتساقط عليها لها الشكل. يظهر في الشكل مخطط الانحرافات من القوى المطبقة بشكل ثابت (الانحرافات الثابتة). بناء على الفرضية السابقة (1)

التأثير دعونا نفكر أولاً في حساب التأثير عندما تكون كتلة الجسم المرن صغيرة ويمكن اعتبارها مساوية للصفر. وفي مثل هذه الحالات تصبح الفرضية السابقة دقيقة وليست تقريبية فإن عمل الحمل نتيجة سقوطه يساوي في اللحظة الزمنية التي يصل فيها تشوه النظام قيمته القصوى سرعة حركة المنظومة. الحمل والنظام، وبالتالي طاقتهما الحركية، يساوي صفرًا. عمل الحمل في هذه اللحظة يساوي الطاقة المحتملة لتشوه النظام المرن (2) من الفرضية المصاغة يترتب على ذلك أنه يمكن الحصول على الإزاحات الديناميكية عن طريق الضرب الإزاحات من العمل الثابت للقوة P بواسطة المعامل الديناميكي

التأثير وبالتالي، يمكن اعتبار الإزاحة من الفعل الديناميكي (الارتطام) للحمل بمثابة إزاحة ثابتة من القوة، وبالتالي فإن الطاقة الكامنة هي تشوه النظام (3) استبدل هذا التعبير بالمساواة (2): أو الأخذ في الصيغة (1) نحصل على التعبير: من هذه المعادلة (4) يترتب على ذلك (4) (5) في الصيغة (5) تؤخذ علامة زائد أمام الجذر، لأن الانحراف لا يمكن أن يكون سالبا. ترتبط سرعة الحمولة المتساقطة لحظة التلامس مع النظام المعرض للصدمة بارتفاع السقوط بالعلاقة أو

IMPACT الآن يمكن تقديم الصيغة (5) بالشكل التالي: (6) وبناء على الصيغ (1) و (5) و (6) نحصل على التعبير التالي للمعامل الديناميكي: (7) من الفرضية المقبولة يتبع أن الضغوط الديناميكية ترتبط بالضغوط الساكنة بنفس طريقة الإزاحات الديناميكية للضغوط الساكنة: (8) وبالتالي، لتحديد أكبر الضغوط والإزاحات أثناء الاصطدام، تم العثور على الضغوط والإزاحات نتيجة لحساب نظام القوة يجب ضرب P المؤثرة بشكل ثابت بمعامل ديناميكي أو يجب حساب النظام لعمل بعض القوى الساكنة، ولكن يساوي المنتج Pkd

التأثير دعونا نفكر في الحالة التي يكون فيها ارتفاع انخفاض الحمل صفرًا، وتسمى هذه الحالة بحمل من الحركة المفاجئة (اللحظية). تكون هذه الحالة ممكنة إذا قمت بضرب حامل يدعم أي هيكل (على سبيل المثال، عمود أرضي). أو حامل صب الخرسانة، وما إلى ذلك) ثم باستخدام h = 0 من الصيغة (7) نحصل على: (9) وبالتالي، في ظل التأثير المفاجئ للحمل، يكون تشوه النظام والضغط فيه ضعف حجمه تحت الإجراء الثابت لنفس الحمل، لذلك، على سبيل المثال، عند تنفيذ أعمال القوالب، يجب تجنب التطبيق المفاجئ للحمل، حيثما أمكن ذلك