JP2851177B2 - 質量体の衝突シミュレーション試験方法及び装置 - Google Patents
質量体の衝突シミュレーション試験方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は質量体の衝突シミュレー
ション試験方法及び装置にかかる。
ション試験方法及び装置にかかる。
【０００２】
【従来の技術】衝突現象の測定として、実物又は実物と
同等な質量を以って試験を行なうことは行なわれてい
る。また、質量体の質量を縮小した模型を以って試験す
ることも行なわれている。
同等な質量を以って試験を行なうことは行なわれてい
る。また、質量体の質量を縮小した模型を以って試験す
ることも行なわれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】大なる質量、例えば数
百トン、数万トン、の実体試験は実施に困難が多く、多
額の費用を要する。また、模型試験は実体試験に比べ、
そのデータが実体試験と大いに異なる。本発明は、これ
らの課題を解決するため、大なる質量及び速度を電気量
により設定し、比較的小規模に実体試験とほぼ同等な試
験を行なうことを目的とする。
百トン、数万トン、の実体試験は実施に困難が多く、多
額の費用を要する。また、模型試験は実体試験に比べ、
そのデータが実体試験と大いに異なる。本発明は、これ
らの課題を解決するため、大なる質量及び速度を電気量
により設定し、比較的小規模に実体試験とほぼ同等な試
験を行なうことを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の試験方法は、質
量体の試験体に対する衝突時の質量及び初速度をそれぞ
れ相当する電気量として任意に設定してこれらの電気量
を基に予めこの質量体の初期保有エネルギーを設定して
おく。この質量体の衝突により試験体に発生した荷重と
変位を検出し、これらの検出値から求められた、試験体
が破壊吸収した衝突エネルギーを、それぞれ電気量とし
てこの初期保有エネルギーに帰還して各瞬間における残
留エネルギーを算出する。そして、質量体による試験体
の加圧速度をこの残留エネルギーに相当する速度になる
ように制御しながら試験体の衝突破壊を進行せしめる。
ここでいう電気量とは次のような意味である。例えば 力（Ｆ）＝Ｋ1ＶF Ｋ1・‥‥‥‥ロードセルの変換係数 ＶF・‥‥‥‥ロードセルの出力電圧（単位ボルト） また、 変位（ｘ）＝Ｋ2 ＰＬx＝Ｋ3Ｖx ＰＬx・‥‥‥変位によるロータリーエンコーダーの 発生パス数 Ｋ2、Ｋ3‥‥変換係数 Ｖx・‥‥‥‥指示電圧（単位ボルト） の如く総べての物理量は電圧（ボルト）とその変換係数
により表わせる。
量体の試験体に対する衝突時の質量及び初速度をそれぞ
れ相当する電気量として任意に設定してこれらの電気量
を基に予めこの質量体の初期保有エネルギーを設定して
おく。この質量体の衝突により試験体に発生した荷重と
変位を検出し、これらの検出値から求められた、試験体
が破壊吸収した衝突エネルギーを、それぞれ電気量とし
てこの初期保有エネルギーに帰還して各瞬間における残
留エネルギーを算出する。そして、質量体による試験体
の加圧速度をこの残留エネルギーに相当する速度になる
ように制御しながら試験体の衝突破壊を進行せしめる。
ここでいう電気量とは次のような意味である。例えば 力（Ｆ）＝Ｋ1ＶF Ｋ1・‥‥‥‥ロードセルの変換係数 ＶF・‥‥‥‥ロードセルの出力電圧（単位ボルト） また、 変位（ｘ）＝Ｋ2 ＰＬx＝Ｋ3Ｖx ＰＬx・‥‥‥変位によるロータリーエンコーダーの 発生パス数 Ｋ2、Ｋ3‥‥変換係数 Ｖx・‥‥‥‥指示電圧（単位ボルト） の如く総べての物理量は電圧（ボルト）とその変換係数
により表わせる。
【０００５】次に、本発明の試験装置は、フレームと、
荷重発生器と、試験体の加圧部と、荷重検出器と、変位
検出器と、速度制御装置と、演算装置と、表示器を有し
ている。フレームは荷重発生器の固定部を支持すると共
にその可動部の作用線上にそれぞれ、この発生器と協働
する試験体の加圧部材と荷重発生器の変位検出器を備え
ている。
荷重発生器と、試験体の加圧部と、荷重検出器と、変位
検出器と、速度制御装置と、演算装置と、表示器を有し
ている。フレームは荷重発生器の固定部を支持すると共
にその可動部の作用線上にそれぞれ、この発生器と協働
する試験体の加圧部材と荷重発生器の変位検出器を備え
ている。
【０００６】荷重発生器の可動部は固定部に摺嵌するピ
ストン、固定部の軸線方向外方へ突き出たロッド部、及
びこのロッド部端のフレームの加圧部材と協働する加圧
部材を有し、この固定部内がピストンの一側で蓄圧器に
導結され、他側で固定部の側面に開口するポートに導通
している。試験体の加圧部は両加圧部材間に形成されて
いる。荷重検出器は荷重発生器の可動部の加圧部材に関
連して設置され、測定値を電気量として出力する。変位
検出器は荷重発生器の可動部に関連して設置され、測定
値を電気量として出力する。速度制御装置は、ポートを
開閉するため固定部の弁室に摺嵌したスライド弁と、こ
の弁を一方又は他方へ摺動させるため油圧を弁室に切り
替えて供給する電気−油圧サーボ弁で成る。
ストン、固定部の軸線方向外方へ突き出たロッド部、及
びこのロッド部端のフレームの加圧部材と協働する加圧
部材を有し、この固定部内がピストンの一側で蓄圧器に
導結され、他側で固定部の側面に開口するポートに導通
している。試験体の加圧部は両加圧部材間に形成されて
いる。荷重検出器は荷重発生器の可動部の加圧部材に関
連して設置され、測定値を電気量として出力する。変位
検出器は荷重発生器の可動部に関連して設置され、測定
値を電気量として出力する。速度制御装置は、ポートを
開閉するため固定部の弁室に摺嵌したスライド弁と、こ
の弁を一方又は他方へ摺動させるため油圧を弁室に切り
替えて供給する電気−油圧サーボ弁で成る。
【０００７】演算装置は、初期保有エネルギー設定部
と、吸収エネルギー演算部と、残留エネルギー演算部
と、残存速度演算部と、増幅器を有している。初期保有
エネルギー設定部は、質量体の質量及び初速度を、それ
ぞれ相当する電気量に任意に設定することにより、演算
してその結果を出力する。
と、吸収エネルギー演算部と、残留エネルギー演算部
と、残存速度演算部と、増幅器を有している。初期保有
エネルギー設定部は、質量体の質量及び初速度を、それ
ぞれ相当する電気量に任意に設定することにより、演算
してその結果を出力する。
【０００８】吸収エネルギー演算部は、荷重検出器及び
変位検出器からの信号を受け、試験体が吸収したエネル
ギーを演算して出力する。残留エネルギー演算部は、吸
収エネルギー演算部から出力された値を初期保有エネル
ギーに帰還して演算し、各瞬間における残留エネルギー
を出力する。残存速度演算部は、残留エネルギー演算部
から出力された値と質量体の質量に相当する電気量とか
ら各瞬間における残留エネルギーに対応する残存速度を
決定する。増幅器は、起動スイッチをＯＮにしておくこ
とにより、残存速度演算部で決定された速度と変位検出
器による速度の差を増幅出力して電気−油圧サーボ弁を
制御する。表示器は荷重検出器と変位検出器に導結され
て圧力−変位の関係を表示する。
変位検出器からの信号を受け、試験体が吸収したエネル
ギーを演算して出力する。残留エネルギー演算部は、吸
収エネルギー演算部から出力された値を初期保有エネル
ギーに帰還して演算し、各瞬間における残留エネルギー
を出力する。残存速度演算部は、残留エネルギー演算部
から出力された値と質量体の質量に相当する電気量とか
ら各瞬間における残留エネルギーに対応する残存速度を
決定する。増幅器は、起動スイッチをＯＮにしておくこ
とにより、残存速度演算部で決定された速度と変位検出
器による速度の差を増幅出力して電気−油圧サーボ弁を
制御する。表示器は荷重検出器と変位検出器に導結され
て圧力−変位の関係を表示する。
【０００９】
【作用】試験体を加圧部にセットし、蓄圧器により荷重
発生器を作動させると、質量体であるその可動部が固定
部から進出し、その加圧部材とフレームの加圧部材間で
試験体を加圧する。荷重は可動部の加圧部材に関連して
設置した荷重検出器で検出され、電気量として出力され
る。また試験体の変位即ち可動部の変位はこれに関連し
て設置された変位検出器により検出され、電気量として
出力される。
発生器を作動させると、質量体であるその可動部が固定
部から進出し、その加圧部材とフレームの加圧部材間で
試験体を加圧する。荷重は可動部の加圧部材に関連して
設置した荷重検出器で検出され、電気量として出力され
る。また試験体の変位即ち可動部の変位はこれに関連し
て設置された変位検出器により検出され、電気量として
出力される。
【００１０】一方、質量体の試験体に対する衝突時の質
量及び初速度は、これらに相当する電気量として設定さ
れ、これらの電気量を基に質量体の初期保有エネルギー
が初期保有エネルギー設定部で設定される。
量及び初速度は、これらに相当する電気量として設定さ
れ、これらの電気量を基に質量体の初期保有エネルギー
が初期保有エネルギー設定部で設定される。
【００１１】荷重検出器と変位検出器から出力された電
気量により吸収エネルギー演算部で試験体が破壊吸収し
た衝突エネルギーを演算し、これを電気量として初期保
有エネルギーに帰還させて残留エネルギー演算部で残留
エネルギーを演算する。この出力は残存速度演算部に質
量体の質量に相当する電気量と共に送られ、残存速度が
演算される。この演算された速度と可動体の移動速度と
の差を計算増幅し電気−油圧サーボ弁を作動する。これ
により、可動体の移動速度、従って試験体の破壊速度が
調節される。
気量により吸収エネルギー演算部で試験体が破壊吸収し
た衝突エネルギーを演算し、これを電気量として初期保
有エネルギーに帰還させて残留エネルギー演算部で残留
エネルギーを演算する。この出力は残存速度演算部に質
量体の質量に相当する電気量と共に送られ、残存速度が
演算される。この演算された速度と可動体の移動速度と
の差を計算増幅し電気−油圧サーボ弁を作動する。これ
により、可動体の移動速度、従って試験体の破壊速度が
調節される。
【００１２】
【実施例】１はフレーム、２は荷重発生器、３は試験体
Ｔの加圧部、４は荷重検出器、５は変位検出器、６は速
度制御装置、７は演算装置、８は起動スイッチ、９は表
示器である。
Ｔの加圧部、４は荷重検出器、５は変位検出器、６は速
度制御装置、７は演算装置、８は起動スイッチ、９は表
示器である。
【００１３】フレーム１は荷重発生器２の固定部１１を
支持し、かつその可動部１２の作用線Ｘ上にそれぞれ、
この発生器２と協働する試験体Ｔの加圧部材１３と荷重
発生器２の変位検出器５を備えている。
支持し、かつその可動部１２の作用線Ｘ上にそれぞれ、
この発生器２と協働する試験体Ｔの加圧部材１３と荷重
発生器２の変位検出器５を備えている。
【００１４】荷重発生器２の可動部１２は、固定部１１
に摺嵌するピストン１４、固定部１１の軸線方向外方へ
突き出たロッド部１５、及びこのロッド部１５端のフレ
ーム１の加圧部材１３と協働する加圧部材１６を有して
いる。そして、この固定部１１内がピストン１４の一側
で蓄圧器１７に導結され、他側で固定部１１の側面に開
口するポート１８に導通している。
に摺嵌するピストン１４、固定部１１の軸線方向外方へ
突き出たロッド部１５、及びこのロッド部１５端のフレ
ーム１の加圧部材１３と協働する加圧部材１６を有して
いる。そして、この固定部１１内がピストン１４の一側
で蓄圧器１７に導結され、他側で固定部１１の側面に開
口するポート１８に導通している。
【００１５】試験体Ｔの加圧部３は可動部１２の加圧部
材１６とフレーム１の加圧部材１３間に形成されてい
る。この加圧部３は、図示の例では試験体Ｔに対し、圧
縮荷重を加える型式を示したが、引張り、又は捩り荷重
等の型式にすることもできる。
材１６とフレーム１の加圧部材１３間に形成されてい
る。この加圧部３は、図示の例では試験体Ｔに対し、圧
縮荷重を加える型式を示したが、引張り、又は捩り荷重
等の型式にすることもできる。
【００１６】荷重検出器４は荷重発生器２の可動部１２
の加圧部材１６に関連して設置され、測定値を電気量と
して出力する。図示の例ではロードセルとなっている。
変位検出器５は荷重発生器２の可動部１２に関連して設
置され、試験体Ｔの作用線Ｘ上での変形量をこの可動部
１２の変位量として検出し、測定値を電気量として出力
する。
の加圧部材１６に関連して設置され、測定値を電気量と
して出力する。図示の例ではロードセルとなっている。
変位検出器５は荷重発生器２の可動部１２に関連して設
置され、試験体Ｔの作用線Ｘ上での変形量をこの可動部
１２の変位量として検出し、測定値を電気量として出力
する。
【００１７】速度制御装置６は、ポート１８を開閉する
ため固定部１１の弁室１９に摺嵌したスライド弁２０
と、この弁を一方又は他方へ摺動させるため油圧を弁室
１９に切り替えて供給する電気−油圧サーボ弁２１で成
っている。
ため固定部１１の弁室１９に摺嵌したスライド弁２０
と、この弁を一方又は他方へ摺動させるため油圧を弁室
１９に切り替えて供給する電気−油圧サーボ弁２１で成
っている。
【００１８】演算装置７は、初期保有エネルギー設定部
２２、吸収エネルーギー演算部２３、残留エネルギー演
算部２４、残存速度演算部２５、増幅器２６を有してい
る。
２２、吸収エネルーギー演算部２３、残留エネルギー演
算部２４、残存速度演算部２５、増幅器２６を有してい
る。
【００１９】初期保有エネルギー設定部２２は、質量体
の質量ｍに相当する電気量Ｖｍ（電圧）を任意に設定す
る質量設定器２７と、設定するべきピストン１４の初速
度ｖに相当する電気量Ｖv0（電圧）を任意に設定する初
速度設定器２８と、各設定値ＶｍとＶv0より質量体の初
期保有エネルギーＥＮ0に相当する電気量ＥEN0を演算し
て出力する演算器２９を保有する。
の質量ｍに相当する電気量Ｖｍ（電圧）を任意に設定す
る質量設定器２７と、設定するべきピストン１４の初速
度ｖに相当する電気量Ｖv0（電圧）を任意に設定する初
速度設定器２８と、各設定値ＶｍとＶv0より質量体の初
期保有エネルギーＥＮ0に相当する電気量ＥEN0を演算し
て出力する演算器２９を保有する。
【００２０】吸収エネルーギー演算部２３は荷重検出器
４による荷重ｐの検出量ｅｐを電気量Ｅｐ（電圧）に増
幅する増幅部３０と、変位検出器５により検出された検
出量をピストン速度ｖに相当する電気量Ｅｖ（電圧）に
変換する電気回路の微分器３１と、これら両者３０と３
１からの信号を受けて電気量ＥｐとＥｖを乗算する演算
器３２、時間（パルス）発生器３３によりこの値［Ｅｐ
×Ｅｖ］を時間で積分し試験体Ｔが吸収したエネルギー
［∫ｐｖdt］を演算する積分器３４を有し、試験体Ｔが
吸収したエネルギーＥＮTPに相当する電圧ＥENCPを出力
する。
４による荷重ｐの検出量ｅｐを電気量Ｅｐ（電圧）に増
幅する増幅部３０と、変位検出器５により検出された検
出量をピストン速度ｖに相当する電気量Ｅｖ（電圧）に
変換する電気回路の微分器３１と、これら両者３０と３
１からの信号を受けて電気量ＥｐとＥｖを乗算する演算
器３２、時間（パルス）発生器３３によりこの値［Ｅｐ
×Ｅｖ］を時間で積分し試験体Ｔが吸収したエネルギー
［∫ｐｖdt］を演算する積分器３４を有し、試験体Ｔが
吸収したエネルギーＥＮTPに相当する電圧ＥENCPを出力
する。
【００２１】残留エネルギー演算部２４は減算器３５を
有し、初期保有エネルギー設定部２２からの演算値ＥEN
0に吸収エネルーギー演算部２３から出力された値ＥENT
P を帰還して減算し、各瞬間における残留エネルギーＥ
ＮRに相当する電圧ＥENRを算出する。
有し、初期保有エネルギー設定部２２からの演算値ＥEN
0に吸収エネルーギー演算部２３から出力された値ＥENT
P を帰還して減算し、各瞬間における残留エネルギーＥ
ＮRに相当する電圧ＥENRを算出する。
【００２２】残存速度演算部２５は演算部３６を有し、
残留エネルギー演算部２４から出力された値ＥENR と質
量体の質量に相当する電気量Ｖｍとから［数１］を算出
し、各瞬間における残留エネルギーに対応する残存速度
ｖR に相当する電圧ＥvRを決定する。
残留エネルギー演算部２４から出力された値ＥENR と質
量体の質量に相当する電気量Ｖｍとから［数１］を算出
し、各瞬間における残留エネルギーに対応する残存速度
ｖR に相当する電圧ＥvRを決定する。
【数１】
【００２３】増幅器２６は減算器３７及び電力増幅器３
８を有し、残存速度演算部２５で決定された速度ｖRと
微分器３１による実速度ｖの差を電気量［ＥvR−Ｅv］
として出力する。従って、電気−油圧サーボ弁２１の回
路用の起動スイッチをＯＮにしておけば、増幅器２６の
出力は増幅器３８で増幅されて電気−油圧サーボ弁２１
を制御する。なお図面で、４１はピストン戻し用ポン
プ、４２は油飛散防止カバーである。
８を有し、残存速度演算部２５で決定された速度ｖRと
微分器３１による実速度ｖの差を電気量［ＥvR−Ｅv］
として出力する。従って、電気−油圧サーボ弁２１の回
路用の起動スイッチをＯＮにしておけば、増幅器２６の
出力は増幅器３８で増幅されて電気−油圧サーボ弁２１
を制御する。なお図面で、４１はピストン戻し用ポン
プ、４２は油飛散防止カバーである。
【００２４】次にその作用を述べる。初速度ｖ0 を得る
には、初期（衝突前）には試験体破壊に要するエネルギ
ーＥＮTPは零で、残存速度［ｖR＝ｖ0］であるから、減
算器３７により［ｖR＝ｖ0］となるようにサーボ弁２１
によりスライド弁２０の位置を調節すれば、可動部１２
はｖ0を発生し、平衡する。
には、初期（衝突前）には試験体破壊に要するエネルギ
ーＥＮTPは零で、残存速度［ｖR＝ｖ0］であるから、減
算器３７により［ｖR＝ｖ0］となるようにサーボ弁２１
によりスライド弁２０の位置を調節すれば、可動部１２
はｖ0を発生し、平衡する。
【００２５】蓄圧器１７により荷重発生器２に油圧を送
ると、ピストン１４が図面で右方へ移動する。従って、
ロッド部１５も右方へ移動し、加圧部１６により試験体
Ｔは圧縮破壊を進行しながら抗荷重ｐを発生し、荷重検
出器４によりその荷重値が検出される。このとき、質量
体、の初期に設定された保有エネルギーは下記［数２］
に示すエネルギーの一般式によって、［数３］のよう
に、設定エネルギーに相当する電気量として示される。
ると、ピストン１４が図面で右方へ移動する。従って、
ロッド部１５も右方へ移動し、加圧部１６により試験体
Ｔは圧縮破壊を進行しながら抗荷重ｐを発生し、荷重検
出器４によりその荷重値が検出される。このとき、質量
体、の初期に設定された保有エネルギーは下記［数２］
に示すエネルギーの一般式によって、［数３］のよう
に、設定エネルギーに相当する電気量として示される。
【数２】
【数３】
【００２６】また試験体の破壊に吸収されたエネルギー
は［数４］のように求められる。
は［数４］のように求められる。
【数４】 従って、可動部の保有する残存エネルギーは各瞬間にお
いて［数５］のようになる。
いて［数５］のようになる。
【数５】 また残存エネルギーは［数６］の通りであるべきだか
ら、
ら、
【数６】 残存されるべき速度ｖRは［数７］のようになる。
【数７】
【００２７】そして可動部の質量ｍが残存されるべき速
度ｖRに相当する電気量ＥvR は［数８］に示す通りとな
る。
度ｖRに相当する電気量ＥvR は［数８］に示す通りとな
る。
【数８】 ［ｖR＝ｖ］でするべきであるから、［ＥvR＝Ｅv］とな
るように、［ＥvR＝Ｅv］を演算して増幅し、サーボ弁
２１及びスライド弁２０によりピストン１４の移動速度
ｖを［ｖ＝ｖR］とならしめるように制御する。
るように、［ＥvR＝Ｅv］を演算して増幅し、サーボ弁
２１及びスライド弁２０によりピストン１４の移動速度
ｖを［ｖ＝ｖR］とならしめるように制御する。
【００２８】こうすると、質量ｍ及び初速度ｖ0 を有す
る可動部１２が試験体ＴＰに衝突して進行する過程をシ
ミュレーションでき、表示器９によりその状況を目視す
ることができる。勿論［ＥＮTP＝ＥＮ0］となる時点で
初期保有エネルギーは全部試験体破壊エネルギーに吸収
され、ピストン１４は停止する。また、［ＥＮTP＜ＥＮ
0］の状態で試験体が破断すれば、ピストン１４は残存
速度をもって進行し、図示してないが本装置のダンパー
により停止する。
る可動部１２が試験体ＴＰに衝突して進行する過程をシ
ミュレーションでき、表示器９によりその状況を目視す
ることができる。勿論［ＥＮTP＝ＥＮ0］となる時点で
初期保有エネルギーは全部試験体破壊エネルギーに吸収
され、ピストン１４は停止する。また、［ＥＮTP＜ＥＮ
0］の状態で試験体が破断すれば、ピストン１４は残存
速度をもって進行し、図示してないが本装置のダンパー
により停止する。
【００２９】残留するべき速度相当電気量ＥvRの検出方
式は他に数多くの方法があるが、上記はその一例につき
説明したものである。
式は他に数多くの方法があるが、上記はその一例につき
説明したものである。
【００３０】図３は本発明にかかる装置の実施例を、図
２の例を一部設計変更して、示したものである。理解の
便宜上、両図の対応符号と部品名、及び機能を［表１］
に纒めた。
２の例を一部設計変更して、示したものである。理解の
便宜上、両図の対応符号と部品名、及び機能を［表１］
に纒めた。
【表１】 次に同図中で使用されている記号を［表２］に示す。
【表２】 更に図４〜６で本装置による計算の一例を述べる。ここ
での条件は次の通りである。 Ａ：装置の能力 最大載荷荷重 約６０tf 最大作動ストローク 約１２００mm 衝突質量体の最大設定重量 １００tw 最大設定速度 １０m/s Ｂ：試験体の特性 変形量５００mm迄 変形１mm当り１００kgf の反力発生 ５００mm以上 ５０tfの一定の反力 Ｃ：設定 衝突質量 ５０tw 衝突初速度 ４m/s そして同図中で使用されている記号を［表３］に示す。
での条件は次の通りである。 Ａ：装置の能力 最大載荷荷重 約６０tf 最大作動ストローク 約１２００mm 衝突質量体の最大設定重量 １００tw 最大設定速度 １０m/s Ｂ：試験体の特性 変形量５００mm迄 変形１mm当り１００kgf の反力発生 ５００mm以上 ５０tfの一定の反力 Ｃ：設定 衝突質量 ５０tw 衝突初速度 ４m/s そして同図中で使用されている記号を［表３］に示す。
【表３】 相当電気量の単位はＶ（ボルト）とする。
【数９】
【００３１】また本装置の作動状況を［表４］に示す。
【表４】 そして、図７〜１０に本装置を実例を対象として適用し
た場合の各例を示す。
た場合の各例を示す。
【００３２】図７は重量10,000tw(トン)の船が2kn(ノット)の
速さで岩壁に衝突した場合である。 停止迄の距離(x)を1mとすれば Ｐa（平均荷重）＝540／1＝540tf
速さで岩壁に衝突した場合である。 停止迄の距離(x)を1mとすれば Ｐa（平均荷重）＝540／1＝540tf
【００３３】図８は重量100twの飛行機が垂直速度2m/s
で着地した場合である。着地時、脚のダンパー長さを0.
3mとする Ｅ0＝100,000×22／(2×9.8)＝20,408kgf-m≒20tf-m Ｐa（平均荷重）＝20／0.3＝68tf（ただし慣性力のみに
関し）
で着地した場合である。着地時、脚のダンパー長さを0.
3mとする Ｅ0＝100,000×22／(2×9.8)＝20,408kgf-m≒20tf-m Ｐa（平均荷重）＝20／0.3＝68tf（ただし慣性力のみに
関し）
【００３４】図９は重量10twの落石が防護トンネルに毎
秒5m/sで落下した場合である。法線分力速度 Ｖon＝5m
/sとする。トンネルを破壊しようとするエネルギー Ｅ0＝10,000×52／(2×9.8)＝12,755kgf-m≒12.7tf-m
秒5m/sで落下した場合である。法線分力速度 Ｖon＝5m
/sとする。トンネルを破壊しようとするエネルギー Ｅ0＝10,000×52／(2×9.8)＝12,755kgf-m≒12.7tf-m
【００３５】図１０は重量20twのトラックが時速30km/h
で乗用車に追突した場合である。乗用車の破壊縮みを1m
とする。 ｖ0＝8.33m/s Ｅ0＝20,000×8.332／(2×9.8)＝70,805kgf-m≒70.8tf-m Ｐa＝70.8／1＝70.8tf
で乗用車に追突した場合である。乗用車の破壊縮みを1m
とする。 ｖ0＝8.33m/s Ｅ0＝20,000×8.332／(2×9.8)＝70,805kgf-m≒70.8tf-m Ｐa＝70.8／1＝70.8tf
【００３６】
【発明の効果】本発明の方法によれば、従来、実際に行
なうことがきわめて困難であった数百トン、数万トンと
いうような大なる質量を有する物体の衝突現象の実行
を、実際の質量値及び速度に擬せて行なうことができ
る。
なうことがきわめて困難であった数百トン、数万トンと
いうような大なる質量を有する物体の衝突現象の実行
を、実際の質量値及び速度に擬せて行なうことができ
る。
【００３７】本発明の装置によれば、比較的小型かつ安
価な装置で上記の方法を実行することが可能であり、ま
た安価に実験を繰り返すことができる。
価な装置で上記の方法を実行することが可能であり、ま
た安価に実験を繰り返すことができる。
【図１】本発明にかかる方法の原理図である。
【図２】本発明にかかる装置の具体例の説明図である。
【図３】本発明にかかる装置の実施例を、図２の例を一
部設計変更して、示したものである。
部設計変更して、示したものである。
【図４】加圧板が試験体を変形させる状態の説明図であ
る。
る。
【図５】変位ｘと速度ｖとの関係を示すグラフである。
【図６】変位ｘと残存速度ｖRxとの関係を示すグラフで
ある。
ある。
【図７】重量10,000tw(トン)の船が2kn(ノット)の速さで岩壁
に衝突した場合とそのシュミレーションを示す図であ
る。
に衝突した場合とそのシュミレーションを示す図であ
る。
【図８】重量100twの飛行機が垂直速度2m/sで着地した
場合とそのシュミレーションを示す図である。
場合とそのシュミレーションを示す図である。
【図９】重量10twの落石が防護トンネルに毎秒5m/sで落
下した場合とそのシュミレーションを示す図である。
下した場合とそのシュミレーションを示す図である。
【図１０】図１０は重量20twのトラックが時速30km/hで
乗用車に追突した場合とそのシュミレーションを示す図
である。
乗用車に追突した場合とそのシュミレーションを示す図
である。
１ フレーム ２ 荷重発生器 ３ 試験体の加圧部 ４ 荷重検出器 ５ 変位検出器 ６ 速度制御装置 ７ 演算装置 ８ 起動スイッチ ９ 表示器 １１ 固定部 １２ 可動部 １３ 加圧部材 １４ ピストン １５ ロッド部 １６ 加圧部材 １７ 蓄圧器 １８ ポート １９ 弁室 ２０ スライド弁 ２１ 電気−油圧サーボ弁 ２２ 初期保有エネルギー設定部 ２３ 吸収エネルギー演算部 ２４ 残留エネルギー演算部 ２５ 残存速度演算部 ２６ 増幅器 ２７ 質量設定器 ２８ 初速度設定器 ２９ 演算器 ３０ 増幅部 ３１ 微分器 ３２ 演算器 ３３ 時間発生器 ３４ 積分器 ３５ 減算器 ３６ 増幅器 ３７ 減算器 ３８ 増幅器 ３９ 増幅器
Claims (2)
- 【請求項１】 質量体の試験体に対する衝突時の質量及
び初速度をそれぞれ相当する電気量として任意に設定し
てこれらの電気量を基に予めこの質量体の初期保有エネ
ルギーを設定しておき、この質量体の衝突により試験体
に発生した荷重と変位を検出し、これらの検出値から求
められた試験体が破壊吸収した衝突エネルギーをそれぞ
れ電気量としてこの初期保有エネルギーに帰還して各瞬
間における残留エネルギーを算出し、質量体による試験
体の加圧速度をこの残留エネルギーに相当する速度にな
るように制御しながら試験体の衝突破壊を進行せしめる
ことを特徴とする質量体の衝突シミュレーション試験方
法。 - 【請求項２】 フレーム(1)と、荷重発生器(2)と、試験
体の加圧部(3) と、荷重検出器(4)と、変位検出器(5)
と、速度制御装置(6)と、演算装置(7)と、表示器(9)を
有し、 フレーム(1)は荷重発生器(2)の固定部(11)を支持すると
共にその可動部(12)の作用線(X)上にそれぞれ、荷重発
生器と協働する試験体(T)の加圧部材(13)と荷重発生器
(2)の変位検出器(5)を備えており、 荷重発生器(2) の可動部(12)は固定部(11)に摺嵌するピ
ストン(14)、固定部の軸線方向外方へ突き出たロッド部
(15)、及びこのロッド部端のフレームの加圧部材(13)と
協働する加圧部材(16)を有し、この固定部(11)内がピス
トン(14)の一側で蓄圧器(17)に導結され、他側で固定部
(11)の側面に開口するポート(18)に導通しており、 試験体の加圧部(3)は両加圧部材(13)(16)間に形成され
ており、 荷重検出器(4)は荷重発生器(2)の可動部(12)の加圧部材
(13)に関連して設置され、測定値を電気量として出力す
るもので、 変位検出器(5)は荷重発生器(2)の可動部(12)に関連して
設置され、測定値を電気量として出力するもので、 速度制御装置(6)は、ポート(18)を開閉するため固定部
(11)の弁室(19) に摺嵌したスライド弁(20)と、この弁
を一方又は他方へ摺動させるため油圧を弁室(19)に切り
替えて供給する電気−油圧サーボ弁(21)で成り、 演算装置(7)は、初期保有エネルギー設定部(22)と、吸
収エネルギー演算部(23)と、残留エネルギー演算部(24)
と、残存速度演算部(25)と、増幅器(26)を有し、 初期保有エネルギー設定部(22)は、質量体の質量及び初
速度をそれぞれ相当する電気量に任意に設定することに
より演算してその結果を出力し、 吸収エネルギー演算部(24)は荷重検出器(4)及び変位検
出器(5)からの信号を受けて試験体が吸収したエネルギ
ーを演算して出力し、 残留エネルギー演算部(24)は吸収エネルギー演算部(23)
から出力された値を初期保有エネルギーに帰還して演算
し、各瞬間における残留エネルギーを出力し、 残存速度演算部(25)は、残留エネルギー演算部(23)から
出力された値と質量体の質量に相当する電気量とから各
瞬間における残留エネルギーに対応する残存速度を決定
し、増幅器 (26)は残存速度演算部(25)で決定された速度と変
位検出器 (5)による速度の差を出力して電気−油圧サー
ボ弁(21)に駆動電力を与え、 表示器(9)は荷重検出器(4)と変位検出器(5) に導結され
て荷重−変位の関係を表示することを特徴とする質量体
の衝突シミュレーション試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10827491A JP2851177B2 (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | 質量体の衝突シミュレーション試験方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10827491A JP2851177B2 (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | 質量体の衝突シミュレーション試験方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05107147A JPH05107147A (ja) | 1993-04-27 |
| JP2851177B2 true JP2851177B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=14480494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10827491A Expired - Lifetime JP2851177B2 (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | 質量体の衝突シミュレーション試験方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2851177B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19927944B4 (de) * | 1999-06-18 | 2015-10-01 | Illinois Tool Works Inc. | Verfahren zur Durchführung von Crash-Schlitten-Versuchen und Vorrichtung hierfür |
-
1991
- 1991-04-15 JP JP10827491A patent/JP2851177B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05107147A (ja) | 1993-04-27 |
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