衝撃荷重について

質問

はじめまして
弊社製品に対する衝撃荷重の測定を行う事になったのですが、通常この様な
業務は行っておらずよく分からずに困っています。
測定したい部分の表面にロードセルをセットし、衝撃荷重の計測自体は出来る様になったのですが、条件を変えながら測定をするうちにひとつの疑問が
沸いてきました。
・１つの計測は自由落下による衝突。
　もうひとつは、１つ目の結果に合わせてモーター制御により速度や時間を
　同じになるように設定した場合です。
　当然、衝突する２つの物体はそれぞれ同じで、接触から停止までの時間、
　計測される荷重が同じ測定値が得られる様に「モーター制御」で動かして
　衝突させた場合です。

計測される結果は同じなのですが、後者はモーターが負荷の一部をもっている
様な感覚があり、ダメージが異なるのではないか？
（１度で破壊には至らず、継続的にダメージが蓄積されて破壊する場合、
　後者の方が破壊は遅いのでは？）
と不安が払拭されず困惑しているしだいです。

質問を書いているうちに、我ながら素人質問だなと思いましたが、
スミマセン、どなたか教えてください。

回答No.4

noname#230359 · ベストアンサー

再々アドバイスです。

難しく記述されている内容の確認は大変でしょう。
小生は、過去ログ事例を示しませんが、質問者さんの『ぼやき』記述を何度かみました。
他の回答者の過去ログ事例と今回の内容には“伝播”以外に殆ど接点がないが何故掲載
するかもよく判らない。
それに“批判集中”の意味も判らない。（満足度ポイントが入っているし）
あの位での共振計算も重要だが、振動の寄り戻し負荷での計算でよいのではとのアドバイス
意図で“満足度ポイントが入った”と理解している。
他の当該回答者の“満足度ポイント”は有ったけぇ～。

さて、難しいけどURLを確認下さい。
応力波の伝播は、結果で生じるものと理解ください。
この質問内容での応力波伝播や共振は、元が同じ仕様なので意味がないと思います。
（他の回答者さんは、条件が変わっての記述を今回していますが…）

参考URL：

http://www.terrabyte.co.jp/gatten/article_dyna.htm

お礼

再々アドバイスありがとうございました。
難しく記述されている内容の確認は大変でしょう。
まさに心象はその通りです。
まだ、高度なアドバイス（アドバイス頂いている方からすれば
高度ではないのでしょうが・・）を十分に理解できる所ではありませんが
イメージはわかってきたので地道に考えて見ます。

回答No.3

noname#230359

回答（２）です。
回答（２）追記内容を例題で説明します。

スタントマンが、ビルの５階から飛び降りるシーンを想像してください。
そして、落下点にマット等の緩衝材がある場合とない場合を想像してください。

スタントマンの体重と落下ポイントでの落下速度はそれぞれ略同じです。
この時の仕事やエネルギーもそれぞれ同じといえます。
（これが、重量と速度が同じであると、仕事やエネルギーの関係です）

さて、落下点にマット等の緩衝材がある場合とない場合では、スタントマンへのダメージが
異なります。
マット等の緩衝材がある場合が通常ですが、緩衝材から外れた無い場合となったら骨折等の
重大なダメージを受けます。（大きな力を受けたことになります。）
そのことは、“接触から停止までの時間”が異なるためにスタントマンが受ける力が異なり
発生します。
（緩衝材に接触から停止までの時間と地面に接触から停止までの時間が異なる）
この受けとめる時間で割り（÷）、力を求めるのが『力積』です。
受けとめる時間が瞬間だと、重量や質量の何十倍や何百倍の力が得られます。
それが、『衝撃』や『衝撃値』となります。
<重量や質量とあえて記述したのは、水平と垂直を考慮したからで混同はしないでください>

自動車の衝突試験にて、ボンネット部分がつぶれ搭乗者への力を和らげる処置は、
ボンネット部分がつぶれ ＝ 緩衝材　の役割を果たしています。
また、エアバックも同じです。

設計でない他の回答者さんには、難しい内容と思う。

お礼

さらに回答補足、ありがとうございました。
全体的な感覚はだいぶわかってきました。
他の方の意見も踏まえて勉強します。

回答No.2

noname#230359

貴殿の記述内容からの小生の見解は、

＞ 計測される結果は同じなのですが、後者はモーターが負荷の一部をもっている様な
＞ 感覚があり、ダメージが異なるのではないか？
＞ （１度で破壊には至らず、継続的にダメージが蓄積されて破壊する場合、後者の方が
＞ 破壊は遅いのでは？）と不安が払拭されず困惑しているしだいです。

速度は両者とも同じ。（貴社製品とモータ等の付属可動部の速度もです）
重量も両者とも同じ。（貴社製品とモータ等の付属可動部の重量もです）
ですから、同じと考えます。

関連のURLを記述しますから、確認下さい。（２項以降は、逆の内容です）

他の回答者さんの記述は置いといて。

『仕事およびエネルギーについて』を確認していただければ、
それ等は“速度”と“重量”が重要であると判断ができる筈です。

貴殿でも、“仕事”や“エネルギー”で用語検索して理解を深めれば判ります。

また、
＞ 接触から停止までの時間、計測される荷重が同じ測定値が得られる様に…
の“接触から停止までの時間”は、“力積”の内容を確認（用語検索）すれば判ります。

確認してみてください。

質問者さんは、“水平”と“垂直”の衝撃に関して考察しての質問です。

破壊や破損は、測定物の物性ばらつきによって多少異なります。

その事は、論外と考えます。

参考URL：

http://kousyoudesignco.dip.jp/dynamics-ENARGY.html http://kousyoudesignco.dip.jp/dynamics-gd2-index.html http://kousyoud

お礼

回答ありがとうございます。
少しづつ理解し始めている感があります。
実験結果は数値として明確に出てきますが、実際に「目で見ている」
分解能が低い為か、納得できない、理解できない、と
深みにはまっている所があります。
参考に示して頂いたURLも含めもう少し理解を含めて行きたいと
思います。

回答No.1

noname#230359

衝撃試験機でも簡易なのは落下させるタイプ。
自由落下とほとんど変わらないが、落とし方を一定にする枠と試料台のため安定した試験が出来る。
　　http://www.yoshida-seiki.co.jp/main_products_ShockTest.html
　　http://www.yamato-net.co.jp/support/catalog/pdf/p810_asq.pdf

工試や試験受託会社に多く設置されている（本格的）衝撃試験機。
長い距離落とさずにエア・シリンダーで加速して台をぶつける。試験条件の選択が幅広くできる。
　　http://www.arbrown.com/em/products/avex/AVEX.pdf

＞計測される結果は同じ

大物なら試料に衝撃センサ（ロードセル）を直付けして測る、小物では取付台のなるべく試料の近くで測ることに留意して、（結果が）同じなら現象も同じはずだが、

＞、、、ダメージが異なる

のは波形が違うから

落下させるタイプの歪波形例
　　http://www.oeg.co.jp/Rel/Vibration.html
余波が繰返される。お釣りがくる。
一方、衝撃試験の波形は、正弦半波、のこぎり波、矩形波が選べ、余波は殆ど無い。それにピークと印加時間を指定出来、条件の定義が厳密で再現性も高い。

一発目の衝撃で大丈夫でも、余波で壊れることがあるのは地震被害でも同じ。
落下試験と衝撃試験では、一発目のピークを同値にしても印加時間と波形の違いが出るし、余波を同じには出来ないので、ひとつの値で比較するのは無理。しかし比例関係にあるのは間違いない。

試験の目的は輸送／使用での落下に対処するため。
自由落下試験では不確実性があるので、（冒頭の）試験機／製品の双方を特定した試験にするか、さらに衝撃試験に置き換えるか。

ユーザー指定なり規格で決まった試験なら、その通りにやるだけの話だけど、製品設計するには、
　　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=257522&event=QE0004
　　＞衝撃試験も、、、落下試験も、両方手抜きしないことが肝要。

回答（２）引用の?仕事およびエネルギーについて?では理解できないし、慣性モーメントとかGD2が頻出するのは何故なんだろう？

衝撃に耐えるか否かは、仕事でもエネルギーでも無いです。
↑過去質問にある力積という考えはそれに近い。
しかしこれですら、値の大小だけでは衝撃で壊れる壊れないを論じることが出来ない。引用した文献
http://tri-osaka.jp/group/infoele/life/packtech/document/evening_seminar_2009/Kansai_Transport_discussion_H210925.pdf

P.16の損傷境界曲線という概念まで辿り着かないと実用設計ができない。
P.9以降は質問事項を理解する上でも役立つ図解があります。

例え話の創作まで・・・契約取るに必死にトークする車セールスの涙ぐましい努力を思い出した・・・
このヒト、ホント技術屋向きでない。

例え話だけで判ったつもりになっても、工学問題は数式を正しく扱わないと答が出ずゴールに到達できない。例え話が少しでも不適切なら、却って理解への前進を妨げる。

逆に基本の理解が無くとも、式を正しく扱えばプロと同じ答が出せる。

例え話の延長線で物事を扱う危険性を示す見本。
　　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=261860&event=QE0004
　　No.38781 固有振動数の算出
　　回答（5）・・・共振時にはその２倍が掛かるとしての簡易計算で・・・
根拠なき２倍に批判集中。教科でも衝撃、振動は一体として扱うもの。こんな内容が職場の周囲／関係先にバレると仕事から遠ざけられると思うヨ

＞他の当該回答者の“満足度ポイント”は有ったけぇ～

点数競争なんてことはしない。点数集計を絶対見ないことを自分に課してるから。

　　No.38735 ガス軟窒化温度設定範囲について
　　金ぇ～金ぇ～・・・物乞いなのかねぇ～

　　No.38802 「メタルカーテン」をご存知の方教えてください

　　No.38859 SKDとSKS3どちらがいい？
　　アブラ売り回答のダブルでも一切恥じる様子無し

こんなのと競うだけ無駄。

お礼

質問後、早速の回答ありがとうございました。
昨日お礼が書けずすみません。
だいぶ実験と頭の中が整理出来てきた様な気がします。
自分でももう少し調べてみたいと思います。