Кіріспе
Жоғары жылдамдықтағы соқтығысу кезінде қысқа мерзім ішінде қолданылатын үлкен күш немесе соққы – механикада соққы деп аталады. Бұл соқтығысу кезінде екі дененің де жылдамдығы төмендейді. Бұл төмендеу қысқа мерзім ішінде қолданылатын күштің соққыға ұшырауына себеп болады. Ұзақ мерзімге қарағанда қысқа мерзімге қолданылатын жоғары күш, әдетте, екі денеге де пропорционалды түрде ұзақ мерзімге қолданылатын төмен күштен гөрі көп зақым келтіреді. Қалыпты жылдамдықтарда, толық серпімсіз соқтығысу кезінде, снарядтың тиген нысаны деформацияланады және бұл деформация соқтығысу күшінің көп бөлігін немесе барлығын сіңіріп алады. Энергия сақталу принципі бойынша қарағанда, снарядтың кинетикалық энергиясы соққы алған нысандағы деформациялар мен дірілдердің нәтижесінде жылу және дыбыс энергиясына айналады. Дегенмен, бұл деформациялар мен дірілдер бірден пайда бола алмайды. Жоғары жылдамдықтағы соқтығысу (соққы) осы деформациялар мен дірілдердің пайда болуына жеткілікті уақыт бермейді. Сондықтан, соққыға ұшыраған материал, әдеттегіден гөрі сынығырақ болып қабылданады және қолданылған күштің көп бөлігі материалды жаруға жұмсалады. Басқаша айтқанда, материалдардың қысқа мерзімдегі сынығыштығы ұзақ мерзімдегіден жоғары болады – бұл уақыт-температураның сәйкестігімен байланысты. Соққыға төзімділік серпімділік модулінің артуымен төмендейді, яғни қатаң материалдардың соққыға төзімділігі төмен болады. Ал серпімді материалдар соққыға жақсы төзімді болады. Әртүрлі материалдар статикалық жүктеме жағдайларымен салыстырғанда соқтығысу кезінде өте әртүрлі қасиеттер көрсетеді. Мысалы, болат сияқты майысқақ материалдар жоғары жылдамдықтағы жүктеме кезінде сынығырақ бола алады, ал ену болмаған жағдайда соққының кері жағында қабыршақтану пайда болуы мүмкін. Кинетикалық энергияның қима арқылы таралу жолы да нысанның реакциясын анықтауда маңызды рөл атқарады. Снарядтар қатты денеге соққанда герцтік контактілік кернеуді тудырады, соның нәтижесінде нүктенің астында қысылу кернеулері, ал нүктеден біршама қашықта бүгілу жүктемелері пайда болады. Көбінесе материалдар кернеуге қарағанда қысымға төзімді болғандықтан, осы аймақта жарықтар пайда болып, өседі.
In mechanics, an impact is when two bodies collide. During this collision, both bodies decelerate. The deceleration causes a high force or shock, applied over a short time period. A high force, over a short duration, usually causes more damage to both bodies than a lower force applied over a proportionally longer duration. At normal speeds, during a perfectly inelastic collision, an object struck by a projectile will deform, and this deformation will absorb most or all of the force of the collision. Viewed from a conservation of energy perspective, the kinetic energy of the projectile is changed into heat and sound energy, as a result of the deformations and vibrations induced in the struck object. However, these deformations and vibrations cannot occur instantaneously. A high velocity collision (an impact) does not provide sufficient time for these deformations and vibrations to occur. Thus, the struck material behaves as if it were more brittle than it would otherwise be, and the majority of the applied force goes into fracturing the material. Or, another way to look at it is that materials actually are more brittle on short time scales than on long time scales: this is related to time temperature superposition. Impact resistance decreases with an increase in the modulus of elasticity, which means that stiffer materials will have less impact resistance. Resilient materials will have better impact resistance. Different materials can behave in quite different ways in impact when compared with static loading conditions. Ductile materials like steel tend to become more brittle at high loading rates, and spalling may occur on the reverse side to the impact if penetration doesn't occur. The way in which the kinetic energy is distributed through the section is also important in determining its response. Projectiles apply a Hertzian contact stress at the point of impact to a solid body, with compression stresses under the point, but with bending loads a short distance away. Since most materials are weaker in tension than compression, this is the zone where cracks tend to form and grow.
Қолданбалар
Шеге бірнеше соққымен, әрқайсысы жеке-жеке балғамен соғылып кіргізіледі. Бұл жоғары жылдамдықты соққылар шеге мен негізгі бет арасындағы статикалық үйкелісті жеңеді. Құрылыс және көпірлердің іргетастарын салу үшін азаматтық құрылыс жобаларында кеңінен қолданылатын үйінді машинасы да осы мақсатқа қол жеткізеді, бірақ әлдеқайда үлкен масштабта. Соққы кілті – бұрандаларды бекіту немесе босату үшін оларға айналу моментін беруге арналған құрылғы. Қалыпты жылдамдықтарда бұрандаға түсетін күш үйкеліс арқылы бұрандалы жалғастыруларға таратылады. Дегенмен, соққы жылдамдықтарында күштер бұранданы таратуға үлкермес бұрын қозғалысқа келтіреді. Баллистикада оқтар, әдетте үлкен күшке төтеп бере алатын беттерді тесу үшін соққы күштерін пайдаланады. Мысалы, резеңке парағы әдеттегі оқ жылдамдығында шыны сияқты өзін ұстайды – ол сынып, созылмайды және дірілдемейді. Соққы теориясының қолданылу саласы материалдарды өңдеуді оңтайландырудан, соққы сынақтарынан, дәнды ортаның динамикасынан бастап, адам денесінің биомеханикасына, әсіресе жамбас және тізе буындарына қатысты медициналық қолдануларға дейін жетеді. Сонымен қатар, ол автомобиль және әскери салаларында кеңінен қолданылады.
Зақымдануға әкеп соғатын әсерлер
Жол-көлік оқиғалары көбінесе соққылық жүктемелермен байланысты, мысалы, автомобиль жол бағанасына, су гидрантына немесе ағашқа соққанда, зақым соққы тиген жерге шоғырланады. Көліктер соқтығысқанда, зақым көліктердің салыстырмалы жылдамдығы артуымен бірге өседі, зақым жылдамдықтың квадратына пропорционалды түрде артады, себебі маңызды фактор – соққының кинетикалық энергиясы (1/2 mv2). Автомобильдердің соққыға төзімділігін арттыру және пайдаланушылардың жарақаттануын азайту үшін көптеген еңбек жұмсалады. Бұл бірнеше тәсілмен жүзеге асырылуы мүмкін, мысалы, жүргізуші мен жолаушыларды қауіпсіздік қуысына (капсуласына) орналастыру арқылы. Қуыс нығайтылып, жоғары жылдамдықтағы соқтығыстарда сақталып, пайдаланушыларды қорғайды. Қуыстың сыртындағы кузов бөліктері біртіндеп деформацияланып, соққы кезінде таралатын кинетикалық энергияның көп бөлігін сіңіреді. Өнімдер мен стандартты материалдардың плиталарына жоғары жүктемелердің әсерін бағалау үшін түрлі соққы сынақтары қолданылады. Шарпи және Изод сынақтары – материалдарды сынау үшін кеңінен қолданылатын екі стандартталған әдіс. Өнімге соққының әсерін бағалау үшін шар немесе снарядты түсіру сынақтары қолданылады. «Колумбия» ғарыш кемесінің апаты полиуретан көбігінің бөлігі ғарыш айлағының көміртек талшықты қанатына соққан кезде болды. Апатқа дейін сынақтар жүргізілгенімен, сынақ үшін қолданылған көбік бөліктері, ракетадан түсіп, ашық қанатқа тиген бөліктен әлдеқайда кіші болды. Жылдам жөнелтілетін заттарды тасымалдағанда, соққылар мен құлаулар өнімге зақым келтіруі мүмкін. Қорғаушы қаптамалар мен амортизациялық материалдар соққының немесе соқтығыстың уақытын ұзарту арқылы максималды үдеуді азайтуға көмектеседі.