JP4254416B2

JP4254416B2 - High-speed collision test method and apparatus

Info

Publication number: JP4254416B2
Application number: JP2003292562A
Authority: JP
Inventors: 泰百々
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2003-08-12
Filing date: 2003-08-12
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2023-08-12
Also published as: JP2005062003A

Description

本発明は、試験体に所要質量のヘッドを高速で衝突させて上記試験体を所要の衝突スト
ロークで圧壊させるために用いる高速衝突試験方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to a high-speed collision test method and apparatus used for causing a head having a required mass to collide with a test body at a high speed and crushing the test body with a required collision stroke.

たとえば、走行中の自動車の対車両、或いは、対構造物等、他の物体に対する衝突時に
おける挙動に関する知見を得るための衝突試験装置としては、従来一般に、自動車自体を
試験体として、落下する重錘にワイヤを介し牽引させる形式等の加速装置により水平方向
に所要速度まで加速させた後、衝突対象となる車両或いは構造物の強度を模したバリアに
衝突させ、この衝突により圧壊される試験体の挙動を、各種計測機器により計測するよう
にしている。 For example, as a collision test apparatus for obtaining knowledge about the behavior of a traveling automobile against a vehicle or a structure against another object such as a structure, conventionally, the automobile itself has been used as a test body and a heavy load falling. A specimen that is accelerated to the required speed in the horizontal direction by an acceleration device such as a type that pulls the weight through a wire, then collides with a barrier that simulates the strength of the vehicle or structure to be collided, and is destroyed by this collision Is measured by various measuring devices.

しかし、自動車のような重量物である試験体を水平方向に加速させるには、大きなエネ
ルギーを必要とするため、たとえば、衝突速度を高めようとすると装置の規模が大きくな
り、このために、自ずから衝突速度として設定できる速度に限界が生じているというのが
実状である。そのために、更に高速で衝突試験を実施できるようにするための装置が望ま
れている。 However, since a large amount of energy is required to accelerate a heavy specimen such as an automobile in the horizontal direction, for example, an attempt to increase the collision speed increases the scale of the device. The reality is that there is a limit to the speed that can be set as the collision speed. Therefore, an apparatus for enabling a collision test to be performed at a higher speed is desired.

又、従来の衝突試験装置は、通常、試験体を所要速度まで加速させた後、慣性力により
衝突対象に衝突させるようにしてあるため、衝突時に受ける衝突反力によって試験体の速
度は減速してしまう。このために、衝突時に試験体が圧壊される過程、すなわち、衝突ス
トローク中における速度変化を小さくすることも望まれている。 In addition, since the conventional collision test apparatus normally accelerates the specimen to the required speed and then collides with the object to be collided by the inertial force, the speed of the specimen is reduced by the collision reaction force received during the collision. End up. For this reason, it is also desired to reduce the speed change during the collision stroke, that is, during the collision of the specimen.

ところで、従来から一般に実用化されている他の形式の衝突試験装置としては、所要重
量を有するヘッドやハンマーを、所要高さ位置より垂直落下もしくは振子状に落下させる
ことにより加速させて、試験体へ衝突させるようにした落下式衝撃試験器やハンマー式衝
撃試験器等がある。 By the way, as another type of collision test apparatus that has been put to practical use in the past, a head or hammer having a required weight is accelerated by dropping vertically or pendulum from a required height position, and a test specimen There are a drop-type impact tester and a hammer-type impact tester.

なお、本出願人は、小型、小規模且つ簡素なシステム構成の衝撃試験装置として、試験
体を載置させて、所定高さ位置に上昇可能に保持された載置台と、該載置台の下方に設け
られ、且つ衝突体を上昇方向に発射して加速し上記載置台に衝突させる発射手段であって
、上記衝突体を所定高さ位置に固定する破断ボルトと、シリンダにより圧縮されて上記衝
突体に上昇方向に向かう力を付与するためのバネと、バネ圧縮時に上記シリンダにより上
昇されて上記衝突体に当接し、上記バネの圧縮量を規定すると共に上記破断ボルトに破断
のためのシリンダ力を付与する当接部材とからなる発射手段とを備えた衝撃試験装置を提
案している（たとえば、特許文献１参照）。 The applicant of the present invention is a small, small-sized and simple system configuration impact test apparatus in which a test specimen is placed and held so as to be raised to a predetermined height position. A launching means for launching the impacting body in the upward direction and accelerating it so as to collide with the mounting table, and a break bolt for fixing the impacting body at a predetermined height position and a cylinder compressed by the cylinder. A spring for applying a force in the upward direction to the body, and a cylinder force that is lifted by the cylinder when the spring is compressed and abuts against the collision body, defines the compression amount of the spring, and breaks the breaking bolt Has proposed an impact test apparatus including a launching unit including a contact member that imparts a pressure (see, for example, Patent Document 1).

特開２０００−２４９６２０号公報JP 2000-249620 A

ところが、従来用いられている落下式衝撃試験器やハンマー式衝撃試験器にて、試験体
に対するヘッドやハンマー等の衝突速度を高めようとすると、ヘッドやハンマーを高所よ
り落下させる必要が生じ、又、衝突ストローク中に衝突反力による速度変化を小さくしよ
うとする場合には、ヘッドやハンマーの重量を大としなければならないという問題が生じ
る。 However, in the conventional drop-type impact tester and hammer-type impact tester, when trying to increase the collision speed of the head or hammer against the specimen, it is necessary to drop the head or hammer from a high place. Further, when trying to reduce the speed change due to the collision reaction force during the collision stroke, there arises a problem that the weight of the head or hammer has to be increased.

すなわち、たとえば、幅１０００ｍｍ、奥行き５００ｍｍ、高さ１０００ｍｍとして、
質量５０〜７０ｋｇ程度の試験体を衝突ストローク５００ｍｍとなるように上下方向に圧
壊させる衝突試験を行うものとし、この際の衝突速度ｖを２８ｍ／ｓ（約１００ｋｍ／ｈ
）に設定する場合、衝突中の反力とストロークの関係を、図４に示す如き三角波と仮定し
、衝突時の衝突反力を６００ｋＮと仮定すると、上記衝突に必要なエネルギーＷは、
Ｗ＝１／２・６００×１０^３・５００×１０^−３＝１５０×１０^３［Ｎｍ］
となる。 That is, for example, with a width of 1000 mm, a depth of 500 mm, and a height of 1000 mm,
A collision test is performed in which a specimen having a mass of about 50 to 70 kg is crushed in the vertical direction so as to have a collision stroke of 500 mm, and the collision speed v at this time is 28 m / s (about 100 km / h).
), If the relationship between the reaction force and the stroke during the collision is assumed to be a triangular wave as shown in FIG. 4 and the collision reaction force during the collision is assumed to be 600 kN, the energy W required for the collision is
W = 1/2 * 600 * 10 * ³ * 500 * 10 < ^-3 > = 150 * 10 < ³ > [Nm]
It becomes.

ここで、上記衝突に必要なエネルギーＷを、落下式衝撃試験器にて、質量Ｍ［ｋｇ］の
ヘッドを高さｈ［ｍ］から自由落下させることにより得ようとすると、エネルギーの保存
則より、
１／２・Ｍ・ｖ^２＝Ｍ・ｇ・ｈ
の等式が成り立つ。この等式において、ｖ＝２８［ｍ／ｓ］とすれば、ｈ＝４０［ｍ］と
なる。 Here, if it is attempted to obtain the energy W required for the collision by dropping the head of mass M [kg] from the height h [m] with a drop impact tester, the law of conservation of energy ,
1/2 ・ M ・ v ² = M ・ g ・ h
The following equation holds. In this equation, if v = 28 [m / s], h = 40 [m].

更に、上記落下するヘッドと接触した試験体が該ヘッドにより圧壊される衝突ストロー
ク中における速度変化、すなわち、衝突開始時の速度ｖと衝突ストロークのストロークエ
ンドに達するときの速度ｖ_１との速度変化を１０％以内に抑えることができるようにする
ために必要なヘッドの質量Ｍ［ｋｇ］は、
Ｗ＝１／２・Ｍ・（ｖ^２−ｖ_１ ^２）
１５０×１０^３＝１／２・Ｍ・（２８^２−２５．２^２）
∴ Ｍ＝２０１４［ｋｇ］
となる。 Furthermore, the speed change during the collision stroke in which the test body that contacts the falling head is crushed by the head, that is, the speed change between the speed v at the start of the collision and the speed v ₁ when reaching the stroke end of the collision stroke. The mass M [kg] of the head necessary to be able to keep the value within 10% is
W = 1/2 · M · (v ² −v ₁ ² )
150 × 10 ³ = 1/2 · M · (28 ² −25.2 ² )
Ｍ M = 2014 [kg]
It becomes.

したがって、約２ｔの質量を有するヘッドを、上空４０ｍの位置から自由落下させる必
要があり、このために、大規模な設備が必要になるという問題が生じる。 Therefore, it is necessary to freely drop the head having a mass of about 2 t from the position of 40 m above, which causes a problem that a large-scale facility is required.

ハンマー式衝撃試験器を採用する場合であっても、上記衝突に必要なエネルギーＷを得
るためには、上記落下式衝撃試験器と同様に、質量の大きいハンマーを高所より落下させ
る必要があるため設備が大規模になってしまう。 Even when a hammer-type impact tester is used, in order to obtain the energy W necessary for the collision, it is necessary to drop a hammer with a large mass from a high place as in the case of the drop-type impact tester. Therefore, the facility becomes large-scale.

なお、特許文献１に記載されたものは、衝突体を圧縮されたバネの弾性エネルギーによ
り発射して、加速度をコントロールした状態で載置台に下方より衝突させ、該載置台のテ
ーブル部の上側に載置してある試験体に衝撃パルスを与えるものであって、該試験体を所
要の衝突ストロークで圧壊させることを目的としたものではなく、したがって、衝突スト
ローク中における速度変化を抑えるための構成ともなっていない。したがって、本発明の
高速衝突試験方法及び装置の目的とするところの、試験体を所要の衝突ストロークで圧壊
させる場合にそのまま適用できるものではない。 In addition, what is described in Patent Document 1 is that a collision body is launched by the elastic energy of a compressed spring and collides with a mounting table from below in a state where acceleration is controlled, and is placed above the table portion of the mounting table. It is intended to give a shock pulse to a mounted test body, and is not intended to crush the test body with a required collision stroke, and therefore a configuration for suppressing a speed change during the collision stroke Not accompanied. Accordingly, the present invention is not directly applicable to the case where the specimen is crushed with the required collision stroke, which is the object of the high-speed collision test method and apparatus of the present invention.

そこで、本発明は、試験体と物体とを高速で衝突させることができると共に、衝突スト
ロークの開始時とストロークエンドに達するときの速度差を小さく抑えた状態にて上記試
験体を圧壊させることができる高速衝突試験方法及び装置を提供しようとするものである
。 Therefore, the present invention can collide the specimen and the object at high speed, and can crush the specimen in a state where the speed difference between the start of the collision stroke and the end of the stroke is suppressed to a small level. It is an object of the present invention to provide a high-speed collision test method and apparatus that can be used.

本発明は、テーブル上又はヘッド下に取り付けられた試験体を、該ヘッドとテーブルとの間で圧壊させる高速衝突試験方法であって、上記ヘッドを固定保持しておくための破断ボルトと、上記ヘッドの上面にスプリングを介在させて上下方向移動可能に配置されたプレート部材と、該プレート部材を昇降させるための油圧シリンダとからなり、該油圧シリンダにて上記プレート部材を下降させることにより、上記スプリングの圧縮と、上記破断ボルトを破断させるための荷重を供給できるようにしたヘッド撃突機構を備えて、該ヘッド撃突機構の圧縮したスプリングの弾性エネルギーにより、上記ヘッドを下向きに加速させるようにして試験体を圧壊させるようにする高速衝突試験方法、及び、固定されたテーブルと、該テーブルの上方位置に配置されたヘッドとを備え、且つ該ヘッドを固定保持しておくための破断ボルトと、上記ヘッドの上面にスプリングを介在させて上下方向移動可能に配置されたプレート部材と、該プレート部材を昇降させるための油圧シリンダとからなり、該油圧シリンダにて上記プレート部材を下降させることにより、上記スプリングの圧縮と、上記破断ボルトを破断させるための荷重を供給できるようにしたヘッド撃突機構を備えて、該ヘッド撃突機構のスプリングの弾性エネルギーにより、上記ヘッドとテーブルの間にて試験体を圧壊するまで該ヘッドに下向きの力を付勢できるようにした高速衝突試験装置とする。 The present invention is a high-speed collision test method for crushing a test body attached on a table or under a head between the head and the table, the breaking bolt for fixing and holding the head, A plate member disposed on the upper surface of the head so as to be movable in the vertical direction with a spring interposed therebetween, and a hydraulic cylinder for raising and lowering the plate member, and by lowering the plate member with the hydraulic cylinder, a compression spring, a head撃突mechanism that can be supplied a load for breaking the fracture bolt, the elastic energy of the spring compressed in the head撃突mechanism, so as to accelerate downward the head fast collision test method so as to crush the specimen in the, and a fixed table, upper position of the table A break bolt for fixing and holding the head, a plate member disposed on the upper surface of the head so as to be movable in the vertical direction, and a lifting and lowering of the plate member. And a head impact mechanism capable of supplying a load for compressing the spring and breaking the breaking bolt by lowering the plate member with the hydraulic cylinder. Te, the elastic energy of the spring of the head撃突mechanism, a high-speed impact test apparatus which can urge a downward force on the head crush until the specimen in between the head and the table.

又、ヘッドを固定保持しておくための破断ボルトと、上記ヘッドの上面にスプリングを介在させて上下方向移動可能に配置されたプレート部材と、該プレート部材を昇降させるための油圧シリンダとからなり、該油圧シリンダにて上記プレート部材を下降させることにより、上記スプリングの圧縮と、上記破断ボルトを破断させるための荷重を供給できるようにしたヘッド撃突機構の上記ヘッドの下方に位置するテーブルの上面に、スプリングの自由長位置でヘッドに衝合させるための所要の高さ寸法を備えたストッパを有する構成とする。 Further, it comprises a breaking bolt for fixing and holding the head, a plate member arranged on the upper surface of the head so as to be movable in the vertical direction with a spring interposed therein, and a hydraulic cylinder for raising and lowering the plate member. The table located below the head of the head impact mechanism that can supply the load for compressing the spring and breaking the breaking bolt by lowering the plate member with the hydraulic cylinder. The upper surface is provided with a stopper having a required height for abutting the head at the free length position of the spring .

更に、ヘッドを固定保持しておくための破断ボルトと、上記ヘッドの上面にスプリングを介在させて上下方向移動可能に配置されたプレート部材と、該プレート部材を昇降させるための油圧シリンダとからなり、該油圧シリンダにて上記プレート部材を下降させることにより、上記スプリングの圧縮と、上記破断ボルトを破断させるための荷重を供給できるようにしたヘッド撃突機構の上記プレート部材の下面又は上記ヘッドの上面に、上下方向の長さ寸法が調整可能なロッド部材を配置した構成とする。 Further, the head comprises a breaking bolt for fixing and holding the head, a plate member disposed on the upper surface of the head so as to be movable in the vertical direction with a spring interposed therein, and a hydraulic cylinder for raising and lowering the plate member. The lower surface of the plate member of the head impact mechanism or the head of the head can be supplied with a load for causing the compression of the spring and the breaking bolt to be broken by lowering the plate member with the hydraulic cylinder. It is set as the structure which has arrange | positioned the rod member which can adjust the length dimension of an up-down direction on the upper surface .

更に又、ヘッドを固定保持しておくための破断ボルトと、上記ヘッドの上面にスプリングを介在させて上下方向移動可能に配置されたプレート部材と、該プレート部材を昇降させるための油圧シリンダとからなり、該油圧シリンダにて上記プレート部材を下降させることにより、上記スプリングの圧縮と、上記破断ボルトを破断させるための荷重を供給できるようにしたヘッド撃突機構の上記ヘッドの下方に位置するテーブルの下側に、上記ヘッドによる試験体の圧壊よりも作動速度の遅いショックアブソーバを設けた構成とする。 Furthermore, a breaking bolt for fixing and holding the head, a plate member arranged on the upper surface of the head so as to be movable in the vertical direction through a spring, and a hydraulic cylinder for raising and lowering the plate member The table located below the head of the head impact mechanism that is capable of supplying a load for compressing the spring and breaking the breaking bolt by lowering the plate member with the hydraulic cylinder. A shock absorber having a lower operating speed than the crushing of the specimen by the head is provided on the lower side.

更に又、ヘッドを固定保持しておくための破断ボルトと、上記ヘッドの上面にスプリングを介在させて上下方向移動可能に配置されたプレート部材と、該プレート部材を昇降させるための油圧シリンダとからなり、該油圧シリンダにて上記プレート部材を下降させることにより、上記スプリングの圧縮と、上記破断ボルトを破断させるための荷重を供給できるようにしたヘッド撃突機構の上記ヘッドの下方に位置するテーブル下側のショックアブソーバの下端側と地盤との間に、クッションを介在させるようにした構成とする。 Furthermore, a breaking bolt for fixing and holding the head, a plate member arranged on the upper surface of the head so as to be movable in the vertical direction through a spring, and a hydraulic cylinder for raising and lowering the plate member The table located below the head of the head impact mechanism that is capable of supplying a load for compressing the spring and breaking the breaking bolt by lowering the plate member with the hydraulic cylinder. A cushion is interposed between the lower end side of the lower shock absorber and the ground.

本発明の高速衝突試験方法及び装置によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）テーブル上又はヘッド下に取り付けられた試験体を、該ヘッドとテーブルとの間で圧壊させる高速衝突試験方法であって、上記ヘッドを固定保持しておくための破断ボルトと、上記ヘッドの上面にスプリングを介在させて上下方向移動可能に配置されたプレート部材と、該プレート部材を昇降させるための油圧シリンダとからなり、該油圧シリンダにて上記プレート部材を下降させることにより、上記スプリングの圧縮と、上記破断ボルトを破断させるための荷重を供給できるようにしたヘッド撃突機構を備えて、該ヘッド撃突機構の圧縮したスプリングの弾性エネルギーにより、上記ヘッドを下向きに加速させるようにして試験体を圧壊させるようにする高速衝突試験方法、及び、固定されたテーブルと、該テーブルの上方位置に配置されたヘッドとを備え、且つ該ヘッドを固定保持しておくための破断ボルトと、上記ヘッドの上面にスプリングを介在させて上下方向移動可能に配置されたプレート部材と、該プレート部材を昇降させるための油圧シリンダとからなり、該油圧シリンダにて上記プレート部材を下降させることにより、上記スプリングの圧縮と、上記破断ボルトを破断させるための荷重を供給できるようにしたヘッド撃突機構を備えて、該ヘッド撃突機構のスプリングの弾性エネルギーにより、上記ヘッドとテーブルの間にて試験体を圧壊するまで該ヘッドに下向きの力を付勢できるようにした高速衝突試験装置としてあるので、ヘッドを自由落下させる場合に比して短い距離で高速に加速して試験体に衝突させることができる。又、該ヘッドが試験体に衝突してから該試験体を圧壊する衝突ストローク中に、上記ヘッドに対し圧縮されたスプリングの弾性エネルギーにより下向きの力を付勢して、衝突反力によるヘッドの減速を抑制することができる。このため、ヘッドを自由落下させて同等の衝突エネルギーを得ようとする場合に比して、ヘッドの下降距離を短くできると共に、ヘッドの質量を軽減でき、したがって、装置の小型化が可能となる。更に、油圧シリンダにて破断ボルトが破断するまで荷重を作用させることで、ヘッドを、圧縮したスプリングの弾性エネルギーによる下向きの力を作用させた状態にて試験体に撃突させるための機構を容易に構成できる。
（２）ヘッドを固定保持しておくための破断ボルトと、上記ヘッドの上面にスプリングを介在させて上下方向移動可能に配置されたプレート部材と、該プレート部材を昇降させるための油圧シリンダとからなり、該油圧シリンダにて上記プレート部材を下降させることにより、上記スプリングの圧縮と、上記破断ボルトを破断させるための荷重を供給できるようにしたヘッド撃突機構の上記ヘッドの下方に位置するテーブルの上面に、スプリングの自由長位置でヘッドに衝合させるための所要の高さ寸法を備えたストッパを有する構成とすることにより、下降するヘッドをストッパにより受けることができるため、圧壊される試験体が、上記ストッパの高さ寸法と対応した高さ寸法となる時点で該試験体の圧壊の進行を停止させることができる。
（３）ヘッドを固定保持しておくための破断ボルトと、上記ヘッドの上面にスプリングを介在させて上下方向移動可能に配置されたプレート部材と、該プレート部材を昇降させるための油圧シリンダとからなり、該油圧シリンダにて上記プレート部材を下降させることにより、上記スプリングの圧縮と、上記破断ボルトを破断させるための荷重を供給できるようにしたヘッド撃突機構の上記プレート部材の下面又は上記ヘッドの上面に、上下方向の長さ寸法が調整可能なロッド部材を配置した構成とすることにより、プレート部材とヘッドとの間隔を規定してスプリングの圧縮ストロークを規定できる。したがって、圧縮されたスプリングの圧縮長さを変えることができて、ヘッドに対し付勢される下向きの力の大きさを調整できる。このため、ヘッドの試験体に対する衝突速度や衝突ストロークを調整することが可能になる。
（４）ヘッドを固定保持しておくための破断ボルトと、上記ヘッドの上面にスプリングを介在させて上下方向移動可能に配置されたプレート部材と、該プレート部材を昇降させるための油圧シリンダとからなり、該油圧シリンダにて上記プレート部材を下降させることにより、上記スプリングの圧縮と、上記破断ボルトを破断させるための荷重を供給できるようにしたヘッド撃突機構の上記ヘッドの下方に位置するテーブルの下側に、上記ヘッドによる試験体の圧壊よりも作動速度の遅いショックアブソーバを設けた構成とすることにより、ヘッドにより試験体を圧壊させる間はテーブルの位置をほぼ変動させることなく保持でき、且つ試験体が圧壊された後、下向きに付勢されているヘッドよりテーブルに作用する衝撃を効率よく緩和させることができる。
（５）ヘッドを固定保持しておくための破断ボルトと、上記ヘッドの上面にスプリングを介在させて上下方向移動可能に配置されたプレート部材と、該プレート部材を昇降させるための油圧シリンダとからなり、該油圧シリンダにて上記プレート部材を下降させることにより、上記スプリングの圧縮と、上記破断ボルトを破断させるための荷重を供給できるようにしたヘッド撃突機構の上記ヘッドの下方に位置するテーブル下側のショックアブソーバの下端側と地盤との間に、クッションを介在させるようにした構成とすることにより、ヘッドの下降による地盤振動の発生を未然に防止することが可能になる。 According to the high-speed collision test method and apparatus of the present invention, the following excellent effects are exhibited.
(1) A high-speed collision test method for crushing a test body mounted on a table or under a head between the head and the table, the breaking bolt for fixing and holding the head, and the head And a hydraulic cylinder for raising and lowering the plate member, and by lowering the plate member with the hydraulic cylinder, the spring and compression, a head撃突mechanism that can be supplied a load for breaking the fracture bolt, the elastic energy of the spring compressed in the head撃突mechanism, so as to accelerate downward the head fast collision test method so as to crush the specimen Te, and a fixed table, distribution in the upper position of the table A break bolt for fixing and holding the head, a plate member disposed on the upper surface of the head so as to be vertically movable with a spring interposed therebetween, and the plate member being moved up and down consists of a hydraulic cylinder for, by lowering the plate member at the hydraulic cylinder, provided with a compression of the spring, the head撃突mechanism that can be supplied a load for breaking the breaking bolt by the elastic energy of the spring of the head撃突mechanism, since the high-speed impact test apparatus capable of urging a downward force on the head of the test body is collapsing until at between the head and the table, head Can be accelerated at a high speed over a short distance compared with the case where the sample is allowed to fall freely, and collide with the specimen. In addition, during the collision stroke in which the test body is crushed after the head collides with the test body, a downward force is urged by the elastic energy of the compressed spring against the head, and the head is caused by the collision reaction force. Deceleration can be suppressed. For this reason, as compared with the case where the head is allowed to fall freely to obtain the same collision energy, the head descending distance can be shortened and the mass of the head can be reduced, and therefore the apparatus can be miniaturized. . Furthermore, by applying a load until the breaking bolt breaks in the hydraulic cylinder, it is easy to make a mechanism for hitting the head against the specimen while applying a downward force due to the elastic energy of the compressed spring. Can be configured.
(2) From a breaking bolt for fixing and holding the head, a plate member arranged on the upper surface of the head so as to be movable in the vertical direction with a spring interposed therebetween, and a hydraulic cylinder for raising and lowering the plate member The table located below the head of the head impact mechanism that is capable of supplying a load for compressing the spring and breaking the breaking bolt by lowering the plate member with the hydraulic cylinder. Since the lower head can be received by the stopper by having a stopper having a required height dimension for abutting the head at the free length position of the spring on the upper surface of the spring, the test to be crushed When the body reaches a height corresponding to the height of the stopper, the crushing of the specimen can be stopped. .
(3) From a breaking bolt for fixing and holding the head, a plate member arranged on the upper surface of the head so as to be movable in the vertical direction with a spring interposed, and a hydraulic cylinder for raising and lowering the plate member The lower surface of the plate member or the head of the head impact mechanism that can supply the load for compressing the spring and breaking the breaking bolt by lowering the plate member with the hydraulic cylinder By adopting a configuration in which a rod member whose length in the vertical direction can be adjusted is arranged on the upper surface of the plate, the distance between the plate member and the head can be defined to define the compression stroke of the spring. Therefore, the compression length of the compressed spring can be changed, and the magnitude of the downward force biased against the head can be adjusted. For this reason, it becomes possible to adjust the collision speed and the collision stroke of the head with respect to the specimen.
(4) From a breaking bolt for fixing and holding the head, a plate member arranged on the upper surface of the head so as to be movable in the vertical direction with a spring interposed, and a hydraulic cylinder for raising and lowering the plate member The table located below the head of the head impact mechanism that is capable of supplying a load for compressing the spring and breaking the breaking bolt by lowering the plate member with the hydraulic cylinder. By setting the shock absorber on the lower side of the shock absorber, which is slower in operating speed than crushing of the test body by the head, it is possible to hold the table without substantially changing the position of the test body while crushing the test body by the head. In addition, after the specimen is crushed, the impact acting on the table is effectively reduced by the head biased downward. It is possible.
(5) From a breaking bolt for fixing and holding the head, a plate member arranged on the upper surface of the head so as to be movable in the vertical direction with a spring interposed, and a hydraulic cylinder for raising and lowering the plate member The table located below the head of the head impact mechanism that is capable of supplying a load for compressing the spring and breaking the breaking bolt by lowering the plate member with the hydraulic cylinder. By adopting a configuration in which a cushion is interposed between the lower end side of the lower shock absorber and the ground, it is possible to prevent the occurrence of ground vibration due to the head descending.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１乃至図３は本発明の実施の一形態を示すもので、上下に所要間隔を隔てて平行配置
した天井板２と底板３を、上下方向に延びる複数本の柱部材４の上端部と下端部にそれぞ
れ取り付けて縦長のフレーム１を構成する。該フレーム１の下部所要位置に、試験体６を
載置するためのテーブル５を設けると共に、該テーブル５の上方となる上記フレーム１の
上部位置に、所要質量のヘッド８を配置し、該ヘッド８を圧縮したスプリング９の弾性エ
ネルギーにより下向きに移動させる力を付勢させた状態で下向きに押し出して所要速度ま
で加速させて上記試験体６へ衝突させてから該試験体６を圧壊する衝突ストロークｓの間
、上記ヘッド８に対し下向きの力を付勢し続けることができるようにしてあるヘッド撃突
機構７を設ける。 FIG. 1 to FIG. 3 show an embodiment of the present invention. A ceiling plate 2 and a bottom plate 3 arranged in parallel at a predetermined interval in the vertical direction are connected to the upper end portions of a plurality of column members 4 extending in the vertical direction. A vertically long frame 1 is configured by being attached to each of the lower ends. A table 5 for placing the test body 6 is provided at a lower required position of the frame 1, and a head 8 having a required mass is arranged at an upper position of the frame 1 above the table 5. A collision stroke in which the test body 6 is crushed after being pushed down and accelerated to the required speed in a state in which the force of moving downward is applied by the elastic energy of the spring 9 which compressed the spring 8 and accelerated to the required speed. A head impact mechanism 7 is provided so that a downward force can be continuously applied to the head 8 during s.

以下、詳述する。 Details will be described below.

上記テーブル５は、上面に載置する試験体６の周囲の所要個所に、上方へ所要寸法（図
では試験体の高さ寸法の半分の寸法としてある）突出する複数のストッパ１０を設けて、
上記ヘッド８が上記試験体６に上方より衝突して該試験体６を圧壊するときに、上記各ス
トッパ１０にヘッド８が衝合して該ヘッド８を受けることができるようにしてあり、ヘッ
ド８が試験体６に衝突してから該試験体６を圧壊させるまでの衝突ストロークｓを規定で
きるようにしてある。 The table 5 is provided with a plurality of stoppers 10 protruding upward at a required location around the test body 6 to be placed on the upper surface (shown as half the height of the test body in the figure),
When the head 8 collides with the test body 6 from above and crushes the test body 6, the head 8 collides with the stoppers 10 so that the head 8 can be received. The collision stroke s from when 8 collides with the test body 6 to when the test body 6 is crushed can be defined.

更に、上記テーブル５は、上記フレーム１の底板３の上側に、所要数のショックアブソ
ーバ１１を介して支持させるようにしてある。なお、ヘッド撃突機構７より押し出されて
加速される上記ヘッド８が試験体６に高速で衝突することにより該試験体６を圧壊させる
場合、高速での圧壊作用であるため、上記各ショックアブソーバ１１は、作動速度が上記
試験体の圧壊速度よりも遅いものを使用するようにして、上記試験体６が衝突するヘッド
８により圧壊される間は作動しないようにする。これにより、ヘッド８が試験体６に衝突
して該試験体６を圧壊する間は、ショックアブソーバ１１は作動せず、テーブル５を堅固
に支持していて、試験体６の圧壊に支障を来たすことはない。試験体６が圧壊された後、
ヘッド８が上記各ストッパ１０に衝合して該ヘッド８の運動エネルギーが各ストッパ１０
を介し直接テーブル５に伝達されるときに、該テーブル５に伝えられる下向きの衝撃を、
ショックアブソーバ１１により効率よく緩衝できるようにしてある。 Further, the table 5 is supported on the upper side of the bottom plate 3 of the frame 1 via a required number of shock absorbers 11. In addition, when the test body 6 is crushed by the head 8 being pushed out and accelerated by the head impact mechanism 7 and colliding with the test body 6 at a high speed, it is a high-speed crushing action. No. 11 is used so that the operating speed is slower than the crushing speed of the test body, and does not operate while the test body 6 is crushed by the impacting head 8. As a result, while the head 8 collides with the test body 6 and the test body 6 is crushed, the shock absorber 11 does not operate and the table 5 is firmly supported, and the crushing of the test body 6 is hindered. There is nothing. After the specimen 6 is crushed,
The head 8 abuts on each stopper 10 and the kinetic energy of the head 8 is changed to each stopper 10.
The downward impact transmitted to the table 5 when transmitted directly to the table 5 through
The shock absorber 11 can be efficiently buffered.

上記ヘッド撃突機構７は、以下のような構成としてある。すなわち、上下方向に延びる
所要寸法の柱状とし且つ下端部の軸心位置にねじ孔１３を有するヘッド支持部材１２の上
端部を、上記フレーム１の天井板２の下面中央部に一体に取り付ける。一方、中心部に上
記ヘッド支持部材１２の外形に対応する貫通孔１５を備えたプレート部材１４をヘッド８
の上方位置に配置して、該プレート部材１４の貫通孔１５に、上記ヘッド支持部材１２を
遊嵌状態に挿通させる。更に、上記天井板２の下面における上記ヘッド支持部材１２の周
囲の周方向所要間隔個所に、下向きに配置した複数の油圧シリンダ１６のヘッド側端部を
それぞれ取り付けると共に、該各油圧シリンダ１６の作動ロッド１７の先端部（下端部）
を、上記プレート部材１４の上面における対応する個所にそれぞれ連結して、上記各油圧
シリンダ１６の同期した伸縮動作により、上記プレート部材１４を昇降移動できるように
してある。 The head impact mechanism 7 has the following configuration. That is, the upper end portion of the head support member 12 having a columnar shape having a required dimension extending in the vertical direction and having the screw hole 13 at the axial center position of the lower end portion is integrally attached to the center portion of the lower surface of the ceiling plate 2 of the frame 1. On the other hand, a plate member 14 provided with a through hole 15 corresponding to the outer shape of the head support member 12 at the center is provided with a head 8
The head support member 12 is inserted into the through hole 15 of the plate member 14 in a loosely fitted state. Furthermore, head side end portions of a plurality of downwardly disposed hydraulic cylinders 16 are respectively attached to circumferentially required intervals around the head support member 12 on the lower surface of the ceiling plate 2 and the operations of the hydraulic cylinders 16 are performed. The tip of the rod 17 (lower end)
Are respectively connected to corresponding portions on the upper surface of the plate member 14 so that the plate member 14 can be moved up and down by the synchronized expansion and contraction of the hydraulic cylinders 16.

又、上記柱状のヘッド支持部材１２の下端部の軸心部のねじ孔１３に、前記したヘッド８の中心部に下方より挿通させた破断ボルト１８を螺合させて、ヘッド８をヘッド支持部材１２に固定させるようにする。該ヘッド８の上面と上記プレート部材１４の下面との間に、複数、たとえば、周方向に所要間隔で４本の伸縮可能なスプリング９を介在させ、プレート部材１４を油圧シリンダ１６の伸長作動で下降させることにより、スプリング９を圧縮できるようにしてある。更に、上記プレート部材１４の下面には、周方向所要間隔個所に、上下方向の長さ寸法を調整できるようにした複数のロッド部材１９を下向きにしてその上端部がそれぞれ取り付けてある。これにより、上記各油圧シリンダ１６により上記プレート部材１４を下降させてスプリング９を圧縮させるときに、予め所要長さに設定しておいた上記各ロッド部材１９の下端がヘッド８の上面側に当接することにより、該各ロッド部材１９の設定寸法で上記各スプリング９の圧縮の進行を停止させて圧縮ストロークを規定できるようになると共に、その後は上記プレート部材１４を下方へ押す各油圧シリンダ１６の伸長力を、各ロッド部材１９を介しヘッド８へ直接伝えて、該ヘッド８をヘッド支持部材１２の下端に固定している破断ボルト１８を破断させるための荷重として作用させることができることになるようにしてある。各油圧シリンダ１６により下降させられるロッド部材１９により上記破断ボルト１８が破断させられた後は、上記ヘッド８を、該ヘッド８の自重による位置エネルギーと、上記圧縮されたスプリング９の弾性エネルギーを作用させた状態にて下方へ加速させて移動させ、上記テーブル５上に載置される試験体６に衝突させ該試験体６を圧壊させることができるようにしてある。したがって、上記破断ボルト１８としては、圧縮されるスプリング９の伸長方向への弾性エネルギーのみでは破断しない強度のものを用いるようにすれば、スプリング９を、ロッド部材１９の長さ寸法として設定する所定寸法まで確実に圧縮できると共に、該所定寸法まで正確に圧縮されたスプリング９による弾性エネルギーを付与させた状態にて、上記ヘッド８を下向きに移動させることができるようになる。 Further, a break bolt 18 inserted from below into the center portion of the head 8 is screwed into the screw hole 13 in the axial center portion of the lower end portion of the columnar head support member 12 so that the head 8 is connected to the head support member. 12 is fixed. Between the upper surface of the head 8 and the lower surface of the plate member 14, a plurality of, for example, four expandable springs 9 are interposed at a required interval in the circumferential direction, and the plate member 14 is operated by the extension operation of the hydraulic cylinder 16. The spring 9 can be compressed by being lowered. Further, on the lower surface of the plate member 14, a plurality of rod members 19, which can be adjusted in length in the vertical direction, are respectively attached to the circumferentially required intervals so that the upper ends thereof are respectively attached. Thus, when the plate member 14 is lowered by the hydraulic cylinders 16 and the spring 9 is compressed, the lower end of each rod member 19 set to a required length in advance is brought into contact with the upper surface side of the head 8. By making contact with each other, the compression stroke of the springs 9 can be regulated by stopping the compression of the springs 9 with the set dimensions of the rod members 19, and thereafter, the plate members 14 are pushed downward. The extension force can be directly transmitted to the head 8 via each rod member 19 so that the breaking bolt 18 that fixes the head 8 to the lower end of the head support member 12 can act as a load for breaking. It is. After the breaking bolt 18 is broken by the rod member 19 lowered by each hydraulic cylinder 16, the head 8 acts on the positional energy due to its own weight and the elastic energy of the compressed spring 9. In this state, the specimen is accelerated and moved downward so as to collide with the test body 6 placed on the table 5 so that the test body 6 can be crushed. Therefore, if the breaking bolt 18 is of a strength that does not break only by the elastic energy in the extension direction of the spring 9 to be compressed, the spring 9 is set to a predetermined length dimension of the rod member 19. The head 8 can be moved downward in a state where it can be surely compressed to the size and the elastic energy is applied by the spring 9 accurately compressed to the predetermined size.

更に又、上記各スプリング９の長さ寸法は、該各スプリング９が自由長となるときにヘ
ッド８がテーブル５上のストッパ１０に衝合するように設定してある。これにより、上記
ヘッド撃突機構７より下方へ向けて押し出されるヘッド８がテーブル５上の試験体６に衝
突した後においても、上記ヘッド８がストッパ１０に衝合するようになるまでの間は、圧
縮された各スプリング９の弾性エネルギーを、ヘッド８に対して下方へ押す力として継続
的に付勢することができるようにしてある。 Furthermore, the length of each spring 9 is set so that the head 8 abuts against the stopper 10 on the table 5 when each spring 9 has a free length. Thereby, even after the head 8 pushed downward from the head impact mechanism 7 collides with the test body 6 on the table 5, until the head 8 comes into contact with the stopper 10. The elastic energy of each compressed spring 9 can be continuously urged as a force pushing downward against the head 8.

一方、上記フレーム１の底板３の下面には、クッションとしてエアークッション２０を
取り付けて、フレーム１をエアークッション２０を介して地盤上に設置するようにし、上
記ヘッド８が下降して試験体６を圧壊するとき、ストッパ１０、ショックアブソーバ１１
を介して上記底板３に伝えられる衝撃を地盤に伝えないようにしてある。 On the other hand, an air cushion 20 is attached as a cushion to the lower surface of the bottom plate 3 of the frame 1 so that the frame 1 is placed on the ground via the air cushion 20, and the head 8 is lowered to mount the test body 6. When crushing, stopper 10 and shock absorber 11
The shock transmitted to the bottom plate 3 through the ground is not transmitted to the ground.

２１はフレーム１の天井板２と底板３の各周縁部間に設けた垂直なガイドロッドであり
、上記テーブル５とヘッド８とプレート部材１４の外周部に設けてあるそれぞれのガイド
リング５ａ，８ａ，１４ａに挿通させてあり、上記プレート部材１４とヘッド８とテーブ
ル５を各々ガイドロッド２１に沿い上下方向へ移動できるようにしてある。又、２２はテ
ーブル５の制動を行なわせるべくガイドロッド２１の下端部に装着した制動スプリング、
２３は下降するヘッド８とストッパ１０との衝合時の衝撃を緩和させるためにストッパ１
０の上端部に設けた緩衝材である。 Reference numeral 21 denotes a vertical guide rod provided between the peripheral edges of the ceiling plate 2 and the bottom plate 3 of the frame 1, and the guide rings 5 a and 8 a provided on the outer periphery of the table 5, the head 8 and the plate member 14. 14a, so that the plate member 14, the head 8 and the table 5 can be moved in the vertical direction along the guide rod 21, respectively. Reference numeral 22 denotes a braking spring attached to the lower end of the guide rod 21 for braking the table 5.
Reference numeral 23 denotes a stopper 1 for alleviating an impact at the time of a collision between the descending head 8 and the stopper 10.
It is a cushioning material provided at the upper end of 0.

なお、上記各油圧シリンダ１６を最も収縮させたときに、自由長のスプリング９の下端
よりもヘッド支持部材１２の下端が、下方に位置するようにすれば、上記スプリング９に
圧縮力を発生させることなく、上記ヘッド支持部材１２の下端へのヘッド８の取付作業を
容易に行うことが可能になる。 If the lower end of the head support member 12 is positioned below the lower end of the free-length spring 9 when the hydraulic cylinders 16 are contracted the most, the compression force is generated in the spring 9. Accordingly, the head 8 can be easily attached to the lower end of the head support member 12.

上記構成としてある本発明の高速衝突試験装置を用いる場合は、予め試験体６を所要の
衝突ストロークｓで圧壊させるために要する想定反力と、所望する衝突速度ｖに基づいて
、スプリング９のバネ定数Ｋと、ヘッド８の質量Ｍａを設定する。 In the case of using the high-speed collision test apparatus of the present invention having the above-described configuration, the spring 9 of the spring 9 is based on the assumed reaction force required for crushing the test body 6 with the required collision stroke s in advance and the desired collision speed v. A constant K and a mass Ma of the head 8 are set.

すなわち、たとえば、幅１０００ｍｍ、奥行き５００ｍｍ、高さ１０００ｍｍとして、
質量５０〜７０ｋｇ程度の試験体６を衝突ストロークｓが５００ｍｍとなるように上下方
向に圧壊させる衝突試験を行う場合には、各ストッパ１０の高さ寸法を５００ｍｍに設定
しておくと共に、上記スプリング９は、自由長まで伸長した状態となるときの下端が、ス
トッパ１０上に達したときのヘッド８の上面位置となる高さ位置に達するものを使用する
ようにする。又、スプリング９の圧縮ストロークを１０００ｍｍに設定する場合には、ス
トッパ１０の１０００ｍｍ上方位置にてヘッド支持部材１２にヘッド８が固定されるよう
にしておく。これにより、１０００ｍｍ圧縮された状態の各スプリング９が、５００ｍｍ
伸長した時点で、ヘッド８が試験体６に衝突し始めるようになる。 That is, for example, with a width of 1000 mm, a depth of 500 mm, and a height of 1000 mm,
When performing a collision test in which the test body 6 having a mass of about 50 to 70 kg is crushed in the vertical direction so that the collision stroke s is 500 mm, the height of each stopper 10 is set to 500 mm, and the spring No. 9 is used such that the lower end when reaching the free length reaches the height position that is the upper surface position of the head 8 when reaching the stopper 10. When the compression stroke of the spring 9 is set to 1000 mm, the head 8 is fixed to the head support member 12 at a position 1000 mm above the stopper 10. As a result, each spring 9 in a compressed state of 1000 mm becomes 500 mm
At the time of extension, the head 8 begins to collide with the test body 6.

更に、ヘッド８が試験体６に衝突し始めるときの速度ｖを２８ｍ／ｓ（約１００ｋｍ／
ｈ）に設定する場合、衝突中の反力とストロークの関係を、図４に示したと同様の三角波
と仮定して、衝突時の衝突反力を６００ｋＮと仮定すると、上記ヘッド８が試験体６に衝
突するときに必要なエネルギーＷは、式（１）で示したように１５０×１０^３［Ｎｍ］と
なり、この衝突ストローク中に試験体６の圧壊で消費するエネルギーをスプリング９の圧
縮エネルギーで供給するとすれば、スプリング９のバネ定数Ｋは、
１５０×１０^３＝１／２・Ｋ・０．５^２
∴ Ｋ＝１２００×１０^３［Ｎ／ｍ］
となる。 Further, the speed v when the head 8 starts to collide with the test body 6 is set to 28 m / s (about 100 km / s).
In the case of setting h), assuming that the relationship between the reaction force and the stroke during the collision is a triangular wave similar to that shown in FIG. The energy W required for the collision of the specimen 6 is 150 × 10 ³ [Nm] as shown in the equation (1), and the energy consumed by the crushing of the specimen 6 during the collision stroke is the compression energy of the spring 9. If supplied, the spring constant K of the spring 9 is
150 × 10 ³ = 1/2 · K · 0.5 ²
Ｋ K = 1200 × 10 ³ [N / m]
It becomes.

衝突開始時の速度ｖが２８ｍ／ｓとなるヘッドの質量Ｍａを、当初のスプリング９の圧
縮ストロークをｘ１［ｍ］とし、且つ衝突開始時点で残存しているスプリングの圧縮スト
ロークをｘ２［ｍ］として逆算すると、エネルギー保存の法則より、
１／２・Ｍａ・ｖ^２＝Ｍ・ｇ・ｈ＋１／２・Ｋ・（ｘ１^２−ｘ２^２）
１／２・Ｍａ・２８^２
＝Ｍａ・９．８・０．５＋１／２・１２００×１０^３・（１．０^２−０．５^２）
∴ Ｍ＝１１６１［ｋｇ］
上記において、試験体６を５００ｍｍ圧壊させる衝突ストロークｓのストロークエンドに
達するときのヘッド８の速度ｖ_２を計算すると、エネルギーの保存則より、
１／２・Ｍａ・（ｖ^２−ｖ_２ ^２）＝Ｍａ・ｇ・ｈ＋１／２・Ｋ・ｘ２^２−Ｗ
１／２・１１６１・（２８^２−ｖ_２ ^２）
＝１１６１・９．８・０．５＋１／２・１２００×１０^３・０．５^２−１５０×１０^３
∴ ｖ_２＝２７．８２［ｍ／ｓ］
となり、この場合、衝突ストロークｓ終了時の衝突開始時に対する速度比は、
２７．８２／２８＝０．９９４
となることから、衝突ストロークｓ終了時の衝突開始時に対する減速率は０．６％となる
。 The mass Ma of the head at which the velocity v at the start of the collision is 28 m / s, the compression stroke of the initial spring 9 is x1 [m], and the compression stroke of the remaining spring at the start of the collision is x2 [m]. From the law of conservation of energy,
1/2 · Ma · v ² = M · g · h + 1/2 · K · (x1 ² −x2 ² )
1/2 ・ Ma ・ 28 ²
= Ma · 9.8 · 0.5 + 1/2 · 1200 × 10 ³ · (1.0 ² −0.5 ² )
∴ M = 1161 [kg]
In the above, when the velocity v ₂ of the head 8 when reaching the stroke end of the collision stroke s that crushes the specimen 6 by 500 mm is calculated from the energy conservation law,
1/2 · Ma · (v ² −v ₂ ² ) = Ma · g · h + 1/2 · K · x2 ² −W
1/2 · 1161 · (28 ² −v ₂ ² )
= 1161 · 9.8 · 0.5 + 1/2 · 1200 × 10 ³ · 0.5 ² −150 × 10 ³
∴ v ₂ = 27.82 [m / s]
In this case, the speed ratio at the end of the collision stroke s to the start of the collision is
27.82 / 28 = 0.994
Therefore, the deceleration rate with respect to the start of the collision at the end of the collision stroke s is 0.6%.

したがって、上記において導かれたバネ定数Ｋを１２００×１０^３［Ｎ／ｍ］としてあ
るスプリング９及び質量Ｍａを１１６１ｋｇとしたヘッド８を用いると共に、テーブル５
上の中央部所定位置に圧壊させるべき試験体６を載置し、その外周に、高さ寸法が上記試
験体６の圧壊前の高さ寸法である１０００ｍｍと、圧壊させるべき衝突ストロークｓであ
る５００ｍｍとの差となるようにした各ストッパ１０を設置した状態として本発明の高速
衝突試験装置を構成し、更に、上記各ロッド部材１９は、予め、各スプリング９の自然長
より所望するスプリング９の圧縮ストロークである１０００ｍｍを引いた長さ寸法に設定
しておく。 Accordingly, the spring 9 having the spring constant K derived as described above of 1200 × 10 ³ [N / m] and the head 8 having a mass Ma of 1161 kg are used, and the table 5
The test body 6 to be crushed is placed at a predetermined position in the upper central part, and the height dimension is 1000 mm which is the height dimension before the crushing of the test body 6 and the collision stroke s to be crushed. The high-speed collision test apparatus according to the present invention is configured with each stopper 10 set to have a difference of 500 mm. Further, each rod member 19 has a spring 9 desired in advance from the natural length of each spring 9. The length is set by subtracting 1000 mm, which is the compression stroke.

この状態において、図１に二点鎖線で示す如き各油圧シリンダ１６を収縮させた初期状
態より、図１に実線で示す示す如く、上記各油圧シリンダ１６を同期させて伸長作動させ
ると、プレート部材１４が下方へ押されて該プレート部材１４とヘッド８との間にて各ス
プリング９が徐々に圧縮される。更に、上記各油圧シリンダ１６の伸長動作を継続させる
と、図２に示す如く、上記各スプリング９が１０００ｍｍ圧縮された時点で各ロッド部材
１９の下端がヘッド８の上面に接触させられる。その後、更に、各油圧シリンダ１６の伸
長動作を行なわせると、該各油圧シリンダ１６の伸長力は各ロッド部材１９を介しヘッド
８を直接下方へ押す力、すなわち、該ヘッド８をヘッド支持部材１２に固定している破断
ボルト１８を破断させるための荷重として作用させられるようになり、該荷重が破断ボル
ト１８の強度を上回るようになる時点で該破断ボルト１８が破断させられる。 In this state, when the hydraulic cylinders 16 are extended and operated in synchronization with each other as shown by a solid line in FIG. 1 from the initial state in which the hydraulic cylinders 16 are contracted as shown by a two-dot chain line in FIG. 14 is pushed downward, and each spring 9 is gradually compressed between the plate member 14 and the head 8. Further, when the extension operation of each hydraulic cylinder 16 is continued, the lower end of each rod member 19 is brought into contact with the upper surface of the head 8 when each spring 9 is compressed by 1000 mm as shown in FIG. Thereafter, when each hydraulic cylinder 16 is further extended, the extension force of each hydraulic cylinder 16 is a force that directly pushes the head 8 downward through each rod member 19, that is, the head 8 is moved to the head support member 12. The breaking bolt 18 fixed to the bolt is acted as a load for breaking, and when the load exceeds the strength of the breaking bolt 18, the breaking bolt 18 is broken.

この破断ボルト１８の破断により、ヘッド８は自重に応じた位置エネルギー及び上記圧
縮されているスプリング９の弾性エネルギーにより下方へ押し出されると共に、加速させ
られ、図３に示す如く、各スプリング９が５００ｍｍ伸びた時点で、該ヘッド８は速度が
２８ｍ／ｓに達した状態で試験体６に衝突させられる。この衝突の開始時点では、上記各
スプリング９は、まだ自然長より５００ｍｍ圧縮されている状態であるため、上記ヘッド
８に対しては上記各スプリング９の弾性エネルギーによる下向きの力が継続的に付勢され
る。このために、上記ヘッド８と試験体６の衝突により衝突反力が生じても、該ヘッド８
は減速が小さく抑えられた状態にて試験体６を圧壊させるようになる。その後、ヘッド８
は、図３に二点鎖線で示す如く、上記各スプリング９が自然長となる更に５００ｍｍ下方
の位置、すなわち、該ヘッド８がテーブル５上のストッパ１０に衝合するようになるまで
減速率０．６％とほとんど減速することなく更に下降させられ、これに伴い、上記試験体
６はストッパ１０の高さ寸法に相当する５００ｍｍの高さ寸法になるまで圧壊される。 Due to the breaking of the breaking bolt 18, the head 8 is pushed down and accelerated by the positional energy corresponding to its own weight and the elastic energy of the compressed spring 9, and as shown in FIG. At the time of extension, the head 8 is made to collide with the test body 6 in a state where the speed reaches 28 m / s. Since the springs 9 are still compressed by 500 mm from their natural lengths at the start of the collision, a downward force due to the elastic energy of the springs 9 is continuously applied to the head 8. Be forced. Therefore, even if a collision reaction force is generated by the collision between the head 8 and the test body 6, the head 8
Crushes the test body 6 in a state where the deceleration is kept small. Then head 8
As shown by a two-dot chain line in FIG. 3, the deceleration rate is 0 until the head 8 comes into contact with the stopper 10 on the table 5 at a position further 500 mm below where the springs 9 become natural lengths. The test body 6 is further lowered without slowing down to 6%, and the test body 6 is crushed to a height of 500 mm corresponding to the height of the stopper 10.

このように、本発明の高速衝突試験装置によれば、衝突ストロークｓ中にも圧縮された
スプリング９の弾性エネルギーによる下向きの力をヘッド８に継続的に付勢することで、
衝突ストロークｓのストロークエンドにおけるヘッドの減速率を０．６％とほとんど衝突
開始時より減速させることなく、速度変化を小さく抑えた状態にて試験体６を圧壊させる
ことができる。 As described above, according to the high-speed collision test apparatus of the present invention, the downward force due to the elastic energy of the spring 9 compressed during the collision stroke s is continuously urged to the head 8,
The test body 6 can be crushed in a state where the speed change is suppressed to a small level without substantially reducing the head deceleration rate at the stroke end of the collision stroke s to 0.6% from the start of the collision.

又、上記のように、衝突ストロークｓ中の速度変化を抑えるよう設定するときに要求さ
れるヘッド８の質量を１１６１ｋｇとして、ヘッドの自由落下により上記と同様の衝突エ
ネルギーを発生させようとする場合に比して半分程度にすることが可能となる。 Also, as described above, when the mass of the head 8 required for setting to suppress the speed change during the collision stroke s is set to 1161 kg, the same collision energy as described above is generated by the free fall of the head. It becomes possible to make it about half as compared to.

更に、ヘッド８と試験体６との衝突速度を２８ｍ／ｓ、すなわち、約１００ｋｍ／ｈと
高速に設定する場合であっても、ヘッド８の下降距離は、各スプリング９の圧縮量である
１０００ｍｍ程度とすることができるため、ヘッドの自由落下により上記と同様の衝突速
度を得ようとする場合に比して、装置のサイズを大幅に小型化することが可能になる。 Further, even when the collision speed between the head 8 and the test body 6 is set to 28 m / s, that is, about 100 km / h, the descending distance of the head 8 is 1000 mm which is the compression amount of each spring 9. Therefore, the size of the apparatus can be greatly reduced as compared with the case where the same collision speed as described above is obtained by the free fall of the head.

更に又、上記フレーム１は、底板３の下面側に設けたエアークッション２０により地盤
と切り離すようにしてあるため、高速で下降するヘッド８がストッパ１０に衝突するとき
の衝撃を地盤へ伝えないようにすることができて、地盤振動の発生を防止することができ
る。 Furthermore, since the frame 1 is separated from the ground by the air cushion 20 provided on the lower surface side of the bottom plate 3, the impact when the head 8 descending at a high speed collides with the stopper 10 is not transmitted to the ground. And the occurrence of ground vibration can be prevented.

なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、試験体６を圧壊させる
ときのヘッド８の衝突速度ｖは２８ｍ／ｓ以外の値としてもよく、この衝突速度に応じて
必要とされるヘッド８の質量は自在に設定してもよい。又、試験体６の寸法、圧壊後の試
験体６に残存させるべき寸法、これらに基く衝突ストロークｓは目的とする試験体６の衝
突試験の状況や、試験体６の種類、材質、衝突時に所望する圧壊の度合等に応じて自在に
設定してもよい。スプリング９としては、試験体６を圧壊させるときに生じる想定反力に
応じて、所要のバネ定数Ｋを備えたスプリング９を適宜選択して使用できる。又、図１乃
至図３では、スプリング９としてコイル状のものを示したが、弾性エネルギーによりヘッ
ド８に下向きの力を付勢した状態で、該ヘッド８を、所要の衝突ストロークｓで試験体に
衝突させることができれば、皿ばねや板ばね、重ね板ばね、竹の子ばね等、一般に使用さ
れているスプリングを使用してもよい。ロッド部材１９の長さ寸法を調整することにより
、各スプリング９の圧縮ストローク量を変更して、下降させられるヘッド８に対する各ス
プリング９の弾性エネルギーに基づいて付勢させる下向きの力を変化させるようにしても
よい。ヘッド８は、圧壊させるべき試験体６より受ける反力、該試験体６の形状、材質等
に応じて、任意の材質や形状のものを適宜使用することができる。上記実施の形態におい
ては、テーブル５上に載置した試験体６に対し、ヘッド８を上方より衝突させるものとし
て示したが、ヘッド８の下面に試験体６を取り付けておき、該試験体６をヘッド８と一体
にスプリング９の弾性エネルギーに基づいて下向きの力を付勢した状態で下方に配置して
あるテーブル５に対し衝突させることにより、上記試験体６の圧壊を行わせるようにして
もよい。この場合、ヘッド８の質量は、試験体６の質量を考慮して適宜設定すればよい。
試験体６としては、衝突試験を所望するものであれば、任意のものを使用できる。又、試
験体６は、圧壊後に図３に示した如き形状とならなくてもよいこと、その他本発明の要旨
を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and the collision speed v of the head 8 when the specimen 6 is crushed may be a value other than 28 m / s, and is necessary depending on the collision speed. The mass of the head 8 may be set freely. Further, the dimensions of the test body 6, the dimensions to be left in the test body 6 after the crushing, and the collision stroke s based on these dimensions are the situation of the target test of the test body 6, the type and material of the test body 6, the time of the collision It may be set freely according to the desired degree of crushing or the like. As the spring 9, a spring 9 having a required spring constant K can be appropriately selected and used according to an assumed reaction force generated when the test body 6 is crushed. 1 to 3, the coil 9 is shown as the spring 9. However, the head 8 is tested with a required collision stroke s in a state where a downward force is applied to the head 8 by elastic energy. As long as they can be made to collide with each other, a generally used spring such as a disc spring, a leaf spring, a laminated leaf spring, or a bamboo shoot spring may be used. By adjusting the length dimension of the rod member 19, the amount of compression stroke of each spring 9 is changed to change the downward force to be biased based on the elastic energy of each spring 9 against the head 8 to be lowered. It may be. The head 8 can be appropriately used in any material or shape depending on the reaction force received from the test body 6 to be crushed and the shape, material, etc. of the test body 6. In the above embodiment, the head 8 is shown to collide with the test body 6 placed on the table 5 from above. However, the test body 6 is attached to the lower surface of the head 8 and the test body 6 is attached. The test body 6 is crushed by causing the head 8 to collide against the table 5 disposed below with the downward force applied to the head 8 based on the elastic energy of the spring 9. Also good. In this case, the mass of the head 8 may be appropriately set in consideration of the mass of the test body 6.
Any specimen 6 may be used as long as a collision test is desired. Further, the test body 6 does not have to have the shape as shown in FIG. 3 after crushing, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明の高速衝突試験方法及び装置の実施の一形態を示す一部切断概略側面図である。1 is a partially cut schematic side view showing an embodiment of a high-speed collision test method and apparatus of the present invention. 図１の装置を用いて行う衝突試験においてヘッドが試験体に衝突を開始する状態を示す一部切断概略側面図である。FIG. 2 is a partially cut schematic side view showing a state in which a head starts to collide with a specimen in a collision test performed using the apparatus of FIG. 1. 図１の装置を用いて行う衝突試験においてヘッドが試験体を圧壊して衝突ストロークのストロークエンドに達した状態を示す一部切断側面図である。FIG. 2 is a partially cutaway side view showing a state in which a head crushes a specimen and reaches a stroke end of a collision stroke in a collision test performed using the apparatus of FIG. 1. 衝突時に作用する衝突ストロークと衝突反力との関係を示す概略図である。It is the schematic which shows the relationship between the collision stroke which acts at the time of a collision, and a collision reaction force.

Explanation of symbols

５テーブル
６試験体
７ヘッド撃突機構
８ヘッド
９スプリング
１０ストッパ
１１ショックアブソーバ
１４プレート部材
１６油圧シリンダ
１８破断ボルト
１９ロッド部材
２０エアークッション（クッション）
ｓ衝突ストローク 5 Table 6 Specimen 7 Head impact mechanism 8 Head 9 Spring 10 Stopper 11 Shock absorber 14 Plate member 16 Hydraulic cylinder 18 Breaking bolt 19 Rod member 20 Air cushion (cushion)
s Collision stroke

Claims

A high-speed collision test method for crushing a test body mounted on a table or under a head between the head and the table, a breaking bolt for fixing and holding the head, and an upper surface of the head A plate member arranged to be movable in the vertical direction with a spring interposed therebetween and a hydraulic cylinder for raising and lowering the plate member. By lowering the plate member with the hydraulic cylinder, the compression of the spring is achieved. , a head撃突mechanism that can be supplied a load for breaking the fracture bolt, the elastic energy of the spring compressed in the head撃突mechanism, so as to accelerate downward the head testing A high-speed collision test method characterized in that the body is crushed .

A fixed table, a head arranged above the table, a break bolt for holding the head fixed, and a spring on the upper surface of the head so as to be movable in the vertical direction A plate member and a hydraulic cylinder for raising and lowering the plate member, and by lowering the plate member by the hydraulic cylinder, compression of the spring and load for breaking the breaking bolt a head撃突mechanism to allow supply by the elastic energy of the spring of the head撃突mechanism can urge the downward force on the head to crush the specimen in between the head and the table A high-speed collision test apparatus characterized by the above.

A breaking bolt for fixing and holding the head, a plate member disposed on the upper surface of the head so as to be vertically movable with a spring interposed therebetween, and a hydraulic cylinder for raising and lowering the plate member, By lowering the plate member with a hydraulic cylinder, the upper surface of the table located below the head of the head impact mechanism capable of supplying a load for compressing the spring and breaking the breaking bolt is provided. 3. A high-speed collision test apparatus according to claim 2, further comprising a stopper having a required height for abutting the head at a free length position of the spring.

A breaking bolt for fixing and holding the head, a plate member disposed on the upper surface of the head so as to be vertically movable with a spring interposed therebetween, and a hydraulic cylinder for raising and lowering the plate member, By lowering the plate member with a hydraulic cylinder, the lower surface of the plate member of the head impact mechanism or the upper surface of the head can be supplied with a load for compressing the spring and breaking the breaking bolt. The high-speed collision test apparatus according to claim 2 or 3, wherein a rod member having an adjustable vertical length is disposed.

A breaking bolt for fixing and holding the head, a plate member disposed on the upper surface of the head so as to be vertically movable with a spring interposed therebetween, and a hydraulic cylinder for raising and lowering the plate member, The lower side of the table located below the head of the head impact mechanism that is capable of supplying the load for compressing the spring and breaking the breaking bolt by lowering the plate member with a hydraulic cylinder The high-speed collision test apparatus according to claim 2, 3 or 4, further comprising a shock absorber whose operating speed is slower than the crushing of the test body by the head.

A breaking bolt for fixing and holding the head, a plate member disposed on the upper surface of the head so as to be vertically movable with a spring interposed therebetween, and a hydraulic cylinder for raising and lowering the plate member, By lowering the plate member with a hydraulic cylinder, the compression of the spring and the load on the lower side of the table located below the head of the head impact mechanism capable of supplying a load for breaking the breaking bolt are provided. 6. The high-speed collision test apparatus according to claim 5 , wherein a cushion is interposed between the lower end side of the shock absorber and the ground.