👷♂️ С подборкой статей о теории удара и об ударной нагрузке можно ознакомиться здесь:
При ударе возникают деформации двух типов:
- 1) Общие деформации системы
- 2) Контактные деформации - местные (локальные) деформации в зоне контакта (в том месте, где происходит соударение тел)
Описание процесса удара
Время контакта соударяющихся твердых тел можно разделить на две фазы:
- Фаза сближения соударяющихся тел за счёт местных контактных деформаций
- Фаза упругого отталкивания соударяющихся тел, после которой может возникнуть отскок и вторичный удар падающего тела
1) Фаза сближения соударяющихся тел за счёт местных контактных деформаций
Первая фаза начинается с момента соприкосновения точек А к В соударяющихся тел, имеющих в этот момент скорость сближения (VAn-Vвn), где VAn и Vвn — проекции скоростей VA и Vв на общую нормаль n к поверхности тел в точках А и В, называемой «линией удара».
К концу первой фазы сближение тел прекращается, а часть их кинетической энергии переходит в потенциальную энергию деформации.
Она начинается с момента первого соприкосновения точек тел, и заканчивается, когда сближение тел прекращается, а часть их кинетической энергии переходит в потенциальную энергию деформации.
При ударе происходит перераспределение кинетической энергии и очень быстрое превращение одного вида энергии в другой: кинетическая энергия ударяющего тела передается ударяемой системе (различные точки ударяемой системы получают некоторые скорости) и переходит в потенциальную энергию деформации конструкции, а также в другие виды энергии, например, в тепловую.
Для совершенно неупругих тел удар закончился бы на этой фазе: в частном случае скорость ударяющего тела упала бы до нуля (до остановки).
Процесс удара жесткого груза об упругую стержневую систему в этой фазе протекает следующим образом:
Груз, движущийся с некоторой скоростью входит в соприкосновение с системой, при этом скорость его движения резко изменяется.
Упругая система приходит в движение.
Однако, вследствие инерции массы системы, её частицы начинают перемещаться не одновременно. Для того, чтобы волна деформации распространилась по всей системе, требуется некоторое время: передний фронт волны движется со скоростью распространения звука в данной среде.
В стальных конструкциях волна деформации распространяется со скоростью ~5000 м/с.
2) Фаза упругого отталкивания соударяющихся тел, после которой может возникнуть отскок и вторичный удар падающего тела
В этой фазе происходит обратный переход потенциальной энергии упругой деформации в кинетическую энергию тел полностью или частично, при этом тела начинают расходиться.
Для совершенно упругих тел потенциальная энергия к концу удара перешла бы в кинетическую энергию тел полностью (тела полностью восстановили бы свою первоначальную форму).
Процесс удара жесткого груза об упругую стержневую систему в этой фазе протекает следующим образом:
После соприкосновения груз движется совместно с воспринимающей удар упругой системой, при этом скорость их движения по мере роста деформаций и сил упругости системы постепенно уменьшается и становится равной нулю в момент наибольшей деформации.
Затем начинается обратное движение, в дальнейшем система совершает колебательные движения.
👷♂️ Если есть что добавить - пишите 🙂