落下試験について

質問

教えてください。
高さ１ｍから１００ｇの製品を落下（自由落下）させた場合、製品の底面には、どのくらいの衝撃力（ｋｇ）が加わったかという計算方法はありますか？
また、実際に試験を実施したときの測定方法等がありましたら、ご教授願います。

回答No.4

noname#230359

資料「衝撃による構造挙動の考え方」では、衝撃印加時の変形量からエネルギを算出しています。供試体が剛体、落下面（この場合は棒）が弾性体なので、ご質問の条件とは逆ですね。落下面の弾性係数により、衝撃荷重の値が変わるため、JISでは落下面の材質を規定しています。
実際には供試体、落下面ともに剛体ではなく、変形などを伴えば弾性体として扱うこともできないし、供試体の材質も均質ではないので、解析的なアプローチは複雑を極めます。その意味で、#1さん、#3さんのように「実際に測定する」ことが近道だと考えます。衝撃力測定装置の例を紹介します。
両回答の最大の違いは、#3さんの供試体が変形による衝撃吸収を基本機能とした構造体であること（資料「クルマの衝撃力」に近い条件）でしょう。供試体の変形（この場合は破壊）はエネルギと運動量に大きく依存しますが、衝撃吸収能力を重視しているので、衝突時の加速度と変形の程度が最重要の評価指標となるのでしょう。
一方、#1さんは資料「衝撃による構造挙動の考え方」に近い条件だと思います。ただ衝撃印加時の応力ではなく、断面積と質量を除いた尺度、すなわち加速度で評価されています。
衝撃「力」といわれていますが、物理的な力ではなく加速度の問題のようですね。

> 落下試験において何を求めるかで、採取データー項目が異なると思います
ということに尽きると思います。

皆さん、着地姿勢を安定させるために苦労されていますが、試験目的によっては、下記のような衝撃試験機も使えると思います。

参考URL：

http://www.terrabyte.co.jp/gatten/article_dyna.htm http://www.sompojapan-ag.com/common/anshin/speed003.asp http://www.ri

お礼

御礼が遅くなりすみません。
非常にわかりやすい説明を有難う御座います。
当方としましては、実際に試験をし、測定をするように進めております。
今後とも、なにかありましたらご教授の程、お願いします。

回答No.3

noname#230359

落下試験において何を求めるかで、採取データー項目が異なると思います。
以前行った試験では、試験体の下にロードセルを配置して衝撃を加えました。
試験体には必要な箇所に歪ゲージを張って、あらかじめ重りとの静的な歪の挙動を把握します。
後は、重りを落としロードセル及び試験体の歪をメモリーレコーダーで読み取ります。
ロードセルで測れるデーターは試験体の吸収エネルギーです。
ロードセルが０であれば試験体が全てのエネルギーを吸収したことになりますが、現実的には硬い試験体であれば大半が吸収されません。
本体の歪ゲージは、各部の衝撃力及び衝撃の伝達速度などが読み取れます。
当然のとこながら、静的では広範囲に歪みますが、衝撃時には的周辺のみが破壊されました。

難しいのは、下記の方も言われている通り、的に当らないと言うことです。
我々は、５kg程度だったのでスリーブパイプを通して当てました。
出来れば、多少の抵抗と費用がかさみますがＬＭガイド等で当てた方が確実です。

また、ロードセルも多数壊しました。
最終的には、試験体を置くテーブルに金属製の脚を設け、これに歪ゲージを
貼って、簡易ロードセルにしました。あまり正確ではありませんがね

ちなみに、これバンパーの性能試験を行った場合です。

お礼

御礼が遅くなりすみません。
ご回答有難う御座いました。
当方、実際に試験をして、測定するよう進めております。
やはり、落下する姿勢がいまいち一定にならないのが苦労しております。
また、何かありましたらご教授の程、宜しくお願い致します。

回答No.2

noname#230359

空気抵抗を無視して計算すると
高さh=1 (m)
質量m=0.1 (kg)
重力加速度g=9.8 (m/s^2)
平均的な衝撃力をM (kg)として、床がx (m)ひずみ、Q (J)が衝突による熱損失だとすると
エネルギー保存の法則より
mgh=Mgx+Q
M=(mh-Q/g)/x=(0.1-Q/9.8)/x
Qとxを測定できればいいかと。

製品がひずまない柔らかい床を使った場合です。

お礼

追加質問させてください。
実際にQとJを測定する方法はありますか？
当方、まったくの素人ですみません。
宜しくお願いします。

回答No.1

noname#230359

当方の
実試験結果です
計算は行っておりません。

ご参考に

重さ８０ｇｒの製品を
高さ５０ｃｍ
落下面　杉板（ｔ１５）上
三方向で各３回実施

ピエゾ素子にて計測

これらの条件は
客先との打合せ
及びＪＩＳにて決定しました。

結果　ｍｉｎ１８０Ｇ
　　　ｍａｘ４６０Ｇ

でした。
かなりのばらつきを見せました。
着地姿勢ばらつきが大きく
落下の方向を安定させることが
難しいものでしたが・・
ピエゾ取付け面の対向面できれいに
着地することができれば
（そんな落下はありえませんが）
数値もおちついたと考えられますね。

当然、杉板の硬度、節目など
またコンクリの上では
当然数値が数倍変わると思われます。

この試験では
計９回の落下で
性能に異常をきたさないという条件で
クリアはしました。

県の工業試験所に
持ち込み試験しました。

以下そこでの機材を借用です。

・アクセロメータ　Ｒ０２変換器
・小野測器　ＦＥＴアナライザ
・（型式不明・付属の）ピエゾピックアップ

　　以上です。

お礼

やはり実際に試験し、計測することがベストですね。
有難う御座いました。
ちなみに、ピエゾ素子に関連する資料がありましたら、お教えいただければ幸いです。

やはり実際に試験し、計測することがベストですね。
有難う御座いました。
ちなみに、ピエゾ素子に関連する資料がありましたら、お教えいただければ幸いです。

有難う御座います。
お教え頂いた機材をあたってみます。