Choque (mecânica) - Shock (mechanics)

Teste de choque explosivo de navio naval

Um choque mecânico ou físico é uma aceleração repentina causada, por exemplo, por impacto , queda, chute, terremoto ou explosão . O choque é uma excitação física transitória.

Choque descreve matéria sujeita a taxas extremas de força em relação ao tempo. O choque é um vetor que possui unidades de aceleração (taxa de variação da velocidade). A unidade g (ou g ) representa múltiplos da aceleração da gravidade e é usada convencionalmente.

Um pulso de choque pode ser caracterizado por seu pico de aceleração, a duração e a forma do pulso de choque (meio seno, triangular, trapezoidal, etc.). O espectro de resposta ao choque é um método para avaliação adicional de um choque mecânico.

Medição de choque

A medição de choque é de interesse em vários campos, como

• Propagação de choque no calcanhar através do corpo de um corredor
• Meça a magnitude de uma necessidade de choque para causar danos a um item: fragilidade .
• Meça a atenuação de choque através do piso de atletismo
• Medindo a eficácia de um amortecedor
• Medindo a capacidade de absorção de choque do amortecimento da embalagem
• Meça a capacidade de um capacete atlético para proteger as pessoas
• Meça a eficácia das montagens de choque
• Determinar a capacidade das estruturas de resistir ao choque sísmico: terremotos, etc.
• Determinar se o tecido de proteção pessoal atenua ou amplifica os choques
• Verificar se um navio da Marinha e seu equipamento podem sobreviver a choques explosivos

Os choques são geralmente medidos por acelerômetros, mas outros transdutores e imagens de alta velocidade também são usados. Uma ampla variedade de instrumentação de laboratório está disponível; Registradores de dados de choque independentes também são usados.

Os choques de campo são altamente variáveis ​​e freqüentemente têm formas muito desiguais. Mesmo os choques controlados por laboratório geralmente têm formas irregulares e incluem picos de curta duração; O ruído pode ser reduzido pela filtragem digital ou analógica apropriada.

Os métodos e especificações de teste que regem fornecem detalhes sobre a condução dos testes de choque. O posicionamento correto dos instrumentos de medição é fundamental. Itens frágeis e produtos embalados respondem com variação a choques laboratoriais uniformes; Freqüentemente, o teste de replicação é necessário. Por exemplo, o método MIL-STD-810 G 516.6 indica: pelo menos três vezes em ambas as direções ao longo de cada um dos três eixos ortogonais ".

Teste de choque

Contêiner militar em teste de queda

O teste de choque normalmente se enquadra em duas categorias, teste de choque clássico e teste de pyroshock ou teste de choque balístico. O teste de choque clássico consiste nos seguintes impulsos de choque: meio seno , haversine, onda dente de serra e trapézio . Os testes de Pyroshock e choque balístico são especializados e não são considerados choques clássicos. Choques clássicos podem ser executados em agitadores eletrodinâmicos (ED), torre de queda livre ou máquinas de choque pneumático. Um impulso de choque clássico é criado quando a mesa da máquina de choque muda de direção abruptamente. Essa mudança abrupta de direção causa uma mudança rápida de velocidade que cria o impulso de choque. O teste dos efeitos do choque às vezes é realizado em aplicações de uso final: por exemplo, testes de colisão de automóveis .

Uso de adequados métodos de ensaio e verificação e validação de protocolos são importantes para todas as fases de teste e avaliação.

Efeitos do choque

O choque mecânico tem o potencial de danificar um item (por exemplo, uma lâmpada inteira ) ou um elemento do item (por exemplo, um filamento em uma lâmpada incandescente ):

• Um item quebradiço ou frágil pode se quebrar. Por exemplo, duas taças de vinho de cristal podem quebrar quando colididas uma com a outra. Um pino de cisalhamento em um motor é projetado para fraturar com uma magnitude específica de choque. Observe que um material macio e dúctil pode às vezes apresentar falha quebradiça durante o choque devido à superposição tempo-temperatura .
• Um item maleável pode ser dobrado por um choque. Por exemplo, um jarro de cobre pode entortar ao cair no chão.
• Alguns itens podem parecer não estar danificados por um único choque, mas apresentarão falha por fadiga com vários choques repetidos de baixo nível.
• Um choque pode resultar em apenas danos menores que podem não ser críticos para o uso. No entanto, danos menores cumulativos de vários choques eventualmente resultarão na inutilização do item.
• Um choque pode não produzir danos aparentes imediatos, mas pode fazer com que a vida útil do produto seja encurtada: a confiabilidade é reduzida.
• Um choque pode fazer com que um item fique desajustado. Por exemplo, quando um instrumento científico de precisão é submetido a um choque moderado, uma boa prática de metrologia pode ser recalibrá- lo antes de ser usado novamente.
• Alguns materiais, como altos explosivos primários, podem detonar com choque ou impacto mecânico.
• Quando garrafas de vidro com líquido são derrubadas ou sujeitas a choques, o efeito do martelo de água pode causar a quebra do vidro hidrodinâmico .

Considerações

Quando os testes de laboratório, experiência de campo ou julgamento de engenharia indicam que um item pode ser danificado por choque mecânico, vários cursos de ação podem ser considerados:

• Reduza e controle o choque de entrada na fonte.
• Modifique o item para melhorar sua resistência ou apoie-o para lidar melhor com choques.
• Use amortecedores , montagens de choque ou almofadas para controlar o choque transmitido ao item. O amortecimento reduz o pico de aceleração ao estender a duração do choque.
• Plano para falhas: aceite certas perdas. Ter sistemas redundantes disponíveis, etc.

Veja também

Notas

Leitura adicional

• DeSilva, CW, "Vibration and Shock Handbook", CRC, 2005, ISBN  0-8493-1580-8
• Harris, CM e Peirsol, AG "Shock and Vibration Handbook", 2001, McGraw Hill, ISBN  0-07-137081-1
• ISO 18431: 2007 - Vibrações mecânicas e choques
• ASTM D6537, Prática Padrão para Teste de Choque de Pacote Instrumentado para Determinação do Desempenho do Pacote.
• MIL-STD-810 G, Métodos de Teste Ambiental e Diretrizes de Engenharia, 2000, seção 516.6
• Brogliato, B., "Nonsmooth Mechanics. Models, Dynamics and Control", Springer London, 2ª edição, 1999.

links externos

• Resposta a choque mecânico, Departamento de Energia, [1]
• Shock Response Spectrum, um primer, [2]
• Um estudo na aplicação da SRS, [3]