NO313928B1 - Testinnretning for anleggsmateriell - Google Patents

Abstract

Undersøkelser i virkelig målestokk kan utføres på kjøretøyanslag ved bruk av et kjøretøy eller en del av dette, eller en kollisjonsbarriere, testet på en stor dynamisk testfasilitet (LDTF). LDTF omfatter knutepunkter (402, 403) forbundet med hver ende av en prøve under test (kollisjonsbarriere 400). kraften i stangen blir målt ved Hopkinson-utgangsstenger (404, 405, 406, 407) forbundet i rette vinkler med hvert knutepunkt (402, 403) for å måle perpendikulære komponenter av en kraft i barrieren (400). Kjøretøyet (401) kan være utstyrt med tilleggsinstrumenter og brukt som en anslagsanordning mot barrieren 400. 40

Description

Foreliggende oppfinnelse angår forbedringer i eller i forbindelse med konstruk-sjon- eller strukturtestapparater, og er mer spesielt, men ikke bare, opptatt med "Hopkinson"-stangsystemer brukt til å undersøke kollisjonsbestandighet for kjøretøyer og veibarrierer.

For tiden blir omkring 50 000 mennesker drept pr. år i veiulykker i Europa, og det er således viktig å forbedre energiabsorberingssystemer i kjøretøyer for å forbruke anslagsenergi under en kollisjon av kjøretøyet, for eksempel med en hindring. Det er vel kjent for automobilfirmaer å utføre undersøkelser på deres kjøretøyer med det mål å forbedre sikkerhetskarakteristikkene for kjøretøyene. På grunn av kompleksiteten ved anslagsfenomener blir slike undersøkelser generelt utført, gjennom eksperimenter på kjøretøyer under kollisjonsforhold, på en virkelig skala istedenfor undersøkelseseffekter på nedskalerte modeller. Følgelig, har slike eksperimenter en tendens til å bli kostbare, og er vanligvis begrenset med å måle maksimumsdeselerasjonen på en førers mannekeng og ved analyse av fordelingen av restdeformasjon. Eksperimentdata mottatt fra eksisterende belastningsceller brukt som en del av testapparatet har en tendens til å bli meget komplisert ved bølgeeffekter oppfanget under et anslag, og slike data blir vanligvis presentert etter en noe svakt dokumentert filtrering (spesielt tvilsom i slike målinger er den meget essensielle verdi av en maksimumkraft).

Imidlertid kan bølgeforplantningseffekter istedenfor å forårsake uønskede komplikasjoner, bli brukt som et presist instrument for analyse av mekaniske karakteristikker i dynamisk belastning når et passende utstyrt Hopkinson-stangsystem blir brukt. En Hopkinson-stang er et populært apparat som brukes til å studere den dynamiske respons av materialer. I essens, er Hopkinson-stangen en elastisk stang inn i hvilken en kjent trykk-tid belastning påtrykt ved en ende blir forplantet, og ved passende måleteknikk, kan detaljer av den påtrykte forstyrrelse bli rekonstruert. Vanligvis vil dette involvere måling av signaler fra spenningsmålere på inngangsstangen (hvilket introduserer en belastning på en prøve som blir testet) og signaler fra en utgangs-under-støttelsesstang til å beregne en kraft/forskyvnings-avhengighet i prøven (se spesielt Lindholm U.S. 1971, High Strain Rate Tests, Techniques of Metal Research, vol. 5, del 1, J. Wiley). Målbare belastningsparametre (spenningsnivå, styrt verdi og deformasjon, hastighet og deformasjon) kan bestemmes henholdsvis ved hastigheten av belast-ningsoverflaten, lengden av stengene og den tillatte (elastiske) spenning i stengene. Hopkinson-stangmodifikasjoner er tilgjengelig for analyse av strekk, kompresjon, skjæring eller torsjonskrefter osv. I alminnelighet, er imidlertid Hopkinson-stangsystemer brukt til å studere mekaniske egenskaper av materialer og eksperimenter blir utført på temmelig små prøver, for eksempel noen centimeter i lengde.

Ikke desto mindre har eksperimenter vært utført ved bruk av en stor dynamisk testfasilitet (LDTF) omfattende en stor Hopkinson-stanginstallasjon brukt for å under-søke den dynamiske oppførsel av store prøver av tunge seksjoner armert betongbjeiker på omkring to til tre meter i lengde. En artikkel med tittelen "Recent Development Results of LDTF Tests on Steel and Concrete Speciments" av C. Delzano, E. Gutierrez, P.M. Jones og G. Verzeletti, presentert i Nuclear Engineering and Design, 112 (1989), side 65 diskuterer en stor (f.eks. 200 m) testfasilitet for undersøkelse av karakteristikker ved betongblokker, men i en kvasi-statisk tilnærming, uten å ta med i betraktning bølge-effekter. Denne artikkel viser et trepunkts bøyd Hopkinson-stangsystem i hvilket kraften blir målt ved inngangsstangen og forskyvningen blir målt ved hjelp av et optisk system. Meget korte utgangsstenger har imidlertid en tendens til ikke å tillate at nøyaktige målinger blir produsert i henhold til Hopkinson-stangteorien. Derfor ble analysen i den nevnte artikkel utført i kvasistatiske forhold. Selv ved bruk av to lange utgangsstenger i en trepunkts bøyescenario, kunne standard Hopkinson-stangmålinger bare gi pålitelig informasjon om krefter i tilfellet med presis symmetrisk deformasjon (dvs bare ved det første trinn av belastning) fordi en intens plastisk deformasjon (se figur 26 av artikkelen) vil produsere ulike krefter i perpendikulære retninger, ikke kontrollert i en standard Hopkinson-stangmetode.

FR 2 696 002 viser et demonstrasjonsinstrument for undervisningsformål, og er bare opptatt med målinger i et statisk system av 3d anstrengelser eller krefter. Anordningen vist i FR 2 696 002 kunne ikke bli brukt til å måle impulskrefter på grunn av spenningsbølgerefleksjoner og treghetskrefter som har en tendens til å forårsake høye nivåer av unøyaktighet.

Videre kan ikke anordningen som vist i FR 2 696 002 bli brukt på mekaniske konstruksjoner fordi dens bruk krever modifikasjon av den struktur som blir testet, hvilket endrer fordelingen av anstrengelsene eller kreftene i selve strukturen. Hva som er nødvendig er en anordning som levner den opprinnelige geometri av strukturen som blir testet.

Det er et mål for den foreliggende oppfinnelse å i det minste eliminere en av de ovennevnte, eller andre, problemer forbundet med testing av materialer eller mekaniske strukturer eller å frembringe et Hopkinson- eller trykkstangsystem for å utføre slik testing som er forbedret i det minste noen henseender.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det frembrakt et Hopkinson-stangsystem eller trykkstangsystem omfattende et antall utgangsstenger anordnet, under bruk, (fortrinnsvis i en vinkel med hverandre) for å måle komponenter av en impulskraft i en prøve eller struktur som blir testet.

Videre ifølge oppfinnelsen er det frembrakt et Hopkinson-stangsystem eller trykkstangsystem omfattende minst to utgangsstenger operativt forbundet i en vinkel med hverandre (vanligvis i rette vinkler) ved hjelp av et knutepunkt, hvor det nevnte knutepunkt under bruk er operativt forbundet med den prøve eller den struktur som blir testet.

Under bruk kan prøven omfatte en stang på omkring 2 eller 3 m lengde, og kan være festet for eksempel ved sveising eller ved en presstilpasning til en overflate av knutepunktet (vanligvis av generelt kvadratisk tverrsnitt). Tverrsnittet av knutepunktet kan være større enn av prøvestangen.

En av utgangsstengene (vanligvis i rette vinkler med prøvestangen) kan omfatte en krage som omgir knutepunktet, og det kan være åpninger definert mellom knutepunktet og kragen på motsatte sider, for å tillate en liten forskyvning av knutepunktet i plan perpendikulært med den andre utgangsstang (hvilken stang kan være aksialt innrettet med prøvestangen og festet til en motsatt overflate av knutepunktet).

En lavfriksjonskontaktoverflate er fortrinnsvis anordnet på kontaktoverflatene av utgangsstengene og knutepunktet, og mer spesielt på kragen (hvor den er anordnet) og knutepunktet.

Vanligvis vil systemet omfatte strekklapper plassert på utgangsstengene for å måle bølgeeffektene.

Systemet kan omfatte tre utgangsstenger hvor prøven eller strukturen kan være av en kompleks tredimensjonal form under dynamisk belastning, istedenfor bare en enkelt stang.

I en utførelse av den foreliggende oppfinnelse, er prøven en lineær struktur og kan være i en trepunkts bøyningsanordning, muligens under en ikke-sentral normal anslagsbelastning. Et knutepunkt kan være anordnet ved hver ende av den lineære struktur, ved hvert knutepunkt forbundet med to gjensidig perpendikulære utgangsstenger, hvor to av utgangsstengene er parallelle med den lineære struktur, og de nevnte andre to utgangsstenger er parallelle med hverandre.

I en annen utførelse av den foreliggende oppfinnelse, er prøven en reell del av et kjøretøy (for eksempel kjøretøystøtfanger med støttekonstruksjoner) som gjennomgår en skrå kollisjon med en vegg (Hopkinson-trykkutgangsstang) mer spesielt under høyhastighetsanslag (for eksempel 20-40 m/s).

En videre utførelse omfatter en veibarriere som prøve, og et kjøretøy som en anslagsutøver, hvor kjøretøyet er utstyrt med instrumenter og knutepunkter er anordnet på hver ende av veibarrieren. Veibarrieren testes med en skrå kollisjon med kjøretøyet.

For lettere å kunne frembringe et høyhastighetsanslag, kan både prøven og anslagskjøretøyet akselerere mot hverandre, fortrinnsvis ved bruk av forspente kabler.

Videre ifølge den foreliggende oppfinnelse, er det anordnet en fremgangsmåte for å modifisere et Hopkinson-stangsystem i sann målestokk, hvor fremgangsmåten omfatter operativ forbindelse, ved hjelp av et knutepunkt, en prøve eller struktur under test med minst to (ubundne) utgangsstenger anordnet perpendikulært med hverandre.

Fortrinnsvis er det en i hovedsak friksjonsløs forbindelse mellom minst en av utgangsstengene og knutepunktet.

Videre ifølge den foreliggende oppfinnelse, er det anordnet en fremgangsmåte for å måle de perpendikulære komponenter av en kraft i en prøve eller struktur under test ved et Hopkinson-stangsystem eller press-stangsystem omfattende strekklapper, ved måling av krefter i en Hopkinson-stang operativt forbundet og aksialt innrettet med prøven eller strukturen og ved å måle krefter i en Hopkinson-stang operativt forbundet og anordnet perpendikulært med prøven eller strukturen.

Den nevnte fremgangsmåte kan omfatte anslag mot prøven eller strukturen med en hindring eller anslagsanordning opp til en hastighet omkring 20-40 m/s. Anslagsanordningen er fortrinnsvis sylindrisk. Anslagsanordningen kan være anordnet til å være deformerbar under anslaget.

En prøve i virkelig størrelse kan derfor med fordel bli testet og analysert under forhold med asymmetrisk belastning eller anslag ved bruk av en LDTF med et Hopkinson-stangsystem ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Videre ifølge den foreliggende oppfinnelse, er det anordnet et Hopkinson-stangsystem eller trykkstangsystem omfattende et antall utgangsstenger, under bruk anordnet til å måle komponenter av en impulskraft langs en valgt retning i en prøve eller struktur som blir testet, som unngår måle-unøyaktigheter på grunn av spenningsbølgerefleksjoner og treghets virkninger.

Fortrinnsvis er utgangsstengene, under bruk, koplet med en prøve eller struktur som blir testet, uten av geometriske modifikasjoner blir utført på strukturen, hvilket kunne forstyrre fordelingen av impulskrefitene som skal måles.

Mange fordelaktige trekk ved systemet eller fremgangsmåten vil fremgå fra den følgende beskrivelse, og fra tegningene.

Utførelser av et Hopkinson-stangsystem eller trykkstangsystem ifølge den foreliggende oppfinnelse skal i det følgende beskrives, bare gjennom eksempler, med henvisning til de medfølgende, forenklede, skjematiske tegninger hvor figur 1 viser det generelle utlegg av en kjent trepunkts bøyd stor dynamisk testfasilitet (LDTF) Hopkinson-stangsystem, figur 2 viser detaljer av en modifikasjon av Hopkinson-stangsystemet på figur 1, hvor modifikasjonen er i henhold til en første utførelse av den foreliggende oppfinnelse, figur 3a viser et snitt III-III gjennom et knutepunkt på figur 2, figur 3b viser et perspektivriss av knutepunktet tegnet i en annen målestokk, figur 4 viser en plan ifølge en annen utførelse av den foreliggende oppfinnelse, for å undersøke en ikke-sentral normal belastning på en lineær struktur, figur 5 viser en plan for å undersøke en skrå kollisjon av en deformerbar sikkerhetskonstruksjon ved en stiv vegg, ifølge en tredje utførelse av den foreliggende oppfinnelse, figur 6 viser et eksperiment i virkelig størrelse med en veibarriere og et kjøretøy, ifølge en fjerde utførelse av den foreliggende oppfinnelse, og figur 7 viser en plan med bevegelse av en fører og en prøve i henhold til en femte utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Figur 1 på tegningene viser et trepunkts bøyd Hopkinson-stang eller trykkstangsystem som i utgangspunktet er kjent, for undersøkelse av krefter i armerte betongbj eiker. Slikt utstyr har vært brukt i kvasistatiske tilstander, uten å vurdere bølge-effekter. Figur 1 viser en LDTF 1 omfattende en støttebjelke b festet på en holderamme f. For å øke fleksibel stivhet, er bjelken b forankret ved hver ende til apparatets fundament 2 ved oppstillingsstenger t. En prøve eller struktur 3 under undersøkelse er belastet ved to ruller o som er forbundet med en støttebjelke b gjennom armer a og festeplaten p, og utgjør således en trepunkts belastningskonfigurasjon. Impulsbelastning blir tilført gjennom festeplaten p via kløveren c og transmisjonsstangen r, mer spesielt som forklart i den ovennevnte artikkel "Nuclear Engineering and Design 112 (1989) side 65".

Den foreliggende oppfinnelse er opptatt med å modifisere, for eksempel apparatet 1 som vist på figur 1, ved innføring av ytterligere utgangsstenger anordnet til å måle perpendikulære komponenter av en kraft i en prøve eller struktur under under-søkelse, og dette kan utføres ved bruk av den plan som er lagt opp på figur 2. Figur 2 illustrerer hvordan Hopkinson-stangsystemet, for eksempel som vist på figur 1, kan modifiseres for måling av komponenter av en kraft ved et styrt punkt. Figur 2 viser en del av en struktur eller prøve 101 under undersøke, som er festet, for eksempel ved liming, sveising eller ved presstilpasning til en bevegelig del eller knutepunkt 102 som har et generelt kvadratisk tverrsnitt (se figur 3a og 3b) noe større enn tverrsnittet av utgangsstengene 103, 104 for å måle perpendikulære kraftkomponenter i X- og Y-retningene. Strekkmålere 105 er plassert på utgangsstengene 103 og 104 så vel som på strukturdelen 101 under undersøkelsen. Strukturdelen 101 kan være under en generell aksial belastning under bruk, og kan for eksempel være en del av et kjøretøys støtfanger påvirket ved en kollisjonsstang (ikke vist). Figur 3a viser et tverrsnitt gjennom knutepunktet 102, som skulle være generelt selvforklarende når det ses i forbindelse med perspektivrisset 3b. Man vil se at utgangsstangen 103 var en hul ringkrage med kvadratisk tverrsnitt 103a som definerer åpninger gi og g2 på hver side av knutepunktet 102, og tillater en liten forskyvning av knutepunktet 102 i forhold til utgangsstangen 103 i et plan perpendikulært med utgangsstangen 104.

Lavfriksjonskontaktoverflater Sj og s2 er anordnet på motsatte overflater 102a, 102b av knutepunktet 102, hvilke overflater kommer i kontakt med assosierte indre vegger 103b, 103c avringkragen 103a.

Strekkmålerne 105 bør anordnes på tilstrekkelig lange utgangsstenger 103, 104 og bør motta verdier av stress i en gitt retning i henhold til den følgende formel:

hvor E er elastisitetsmodulen for trykkstengene og A/As er plateforholdet mellom trykkstengene og prøven under test, åT er den overførte puls og 6S er den gjennomsnittlige stress i prøven (se sider 320 og 321 av Lindholm U.S. 1971, High Strain Rate Tests, Technique of Metal Research, vol. 5, del 1, J. Wiley).

For å vurdere bølgeeffekter, bruker man lange utgangsstenger for å gi en ønsket tidsvarighet før bølgerefleksjonene fra den fjerne ende, og følgelig verdien av styrt deformasjon.

Den anordning som er vist på figur 2, 3 a og 3b tillater således at stressfordelingen i et Hopkinson-stangsystem blir målt med uavhengige målinger av alle komponenter av krefter ved kontrollpunkter i prøve under test, ulik artikkelen i Nuclear Engineering and Design, 112 (1989) som tidligere henvist til.

Selv i et tilfelle med symmetrisk belastning av en kompleks struktur kan tap av stabilitet i noen elementer forårsake en intens lokal deformasjon fulgt av en drastisk omfordeling av krefter. Den anordning som er vist på figur 2, 3a, 3b kan brukes til å måle perpendikulære komponenter av krefter ved kontrollerte punkter av en struktur som bruker de to Hopkinson-utgangsstenger 104, 105.

Hvor for eksempel komplekse tredimensjonale strukturer er under test, kan tre Hopkinson-utgangsstenger brukes. Disse bør benyttes gjensidig i rette vinkler, for eksempel ved samme knutepunkt. Hver stang 104, 105 vil ikke hindre den perpendikulære forskyvning av det styrte knutepunkt 102, og vil i praksis ikke påvirke målingene av andre kraftkomponenter hvis det er ubetydelig friksjon mellom knutepunktet 102 og kontaktoverflatene (sideveggene 103b, 103c).

Den anordning som er vist på figur 2 kan modifiseres til å undersøke med presise målinger et utstrakt program av kollisjons-anslagsfenomener ved nivåer av for-skjellig kompleksitet. En første karakteristisk plan er vist på figur 4.

Ytterligere karakteristiske planer er vist på figur 5 og 6.

Det primære grunn-nivå for undersøkelse omfatter testing av de lineære strukturer (for eksempel en stang, en profil, et rør, en del av en virkelig veibarriere med stolper eller en virkelig støtfanger) i tilfeller med symmetrisk aksial anslagsbelastning (en typisk trepunkt bøyning). Figur 4 viser en plan i hvilken virkningene av ikke-sentralt normalt anslag er undersøkt.

Figur 4 viser en prøve eller en struktur 200 under test, som er forbundet ved hver ende med et knutepunkt 201, 202, hvor de nevnte knutepunkter er forbundet i sin tur med assosierte Hopkinson-utgangsstenger 203, 204, 205, 206 på den måte som er vist skjematisk. Utgangsstangen 203 er således i rett vinkel med utgangsstangen 204, og utgangsstangen 205 er i rett vinkel med utgangsstangen 206. Igjen, kan knutepunktene 201, 202 være forbundet med prøven 200 ved sveising eller på annen måte, og lav eller ubetydelig friksjon skulle finnes mellom hvert knutepunkt 201, 202 og respektive kontaktoverflater på utgangsstengene 203, 204, 205 og 206. Hvert knutepunkt 201, 202 og forbindelsen med tilhørende utgangsstenger 203, 204, 205, 206 kan være av den detaljerte form som er vist på figur 3b, med for eksempel utgangsstangen 204 eller 205 som erstatning for utgangsstangen 105. Strekkmålere 207 er anordnet på utgangsstengene 203, 204,205, 206 (figur 4 viser strekkmålere på utgangsstengene 203,205) og også på en innfalls- eller anslagsstang 208 (en driver) som under bruk gir et ikke-sentralt normalt anslag på prøven 200 under test.

Figur 5 illustrerer en plan for undersøkelse av en skrå kollisjon av en deformerbar kjøretøy-sikkerhetskonstruksjon i form av en bils støtfanger 300 med virkelig størrelse, med understøttende deformerbare konstruksjoner eller elementer 301, 302 med en fast vegg 303. Anordningen vist på figur 5 representerer et annet nivå av kompleksitet tilsvarende undersøkelser av mekaniske karakteristikker på to eller tre dimensjonale modellstrukturer som representerer energiabsorberende deler av kjøretøyet på hvilke den virkelige støtfanger 300 og støttekonstruksjonene 301, 302 er et eksempel. Det kan trekkes at en skrå kollisjon (støtfanger 300 er anordnet med en vinkel a til den stive vegg 303, og danner en del av en Hopkinson-stanganordning) vil finne sted under forhold med høyhastighetsanslag, og andre typiske stive hindringer, for eksempel en vegg eller en søyle, kunne bli undersøkt. Figur 5 viser strekkmålere 304, 305 festet på instrumenterte anslags-Hopkinson-stenger eller staver 306, 307 forbundet i et parallelt forhold ved hver ende av dens faste vegg 303. Ytterligere strekkmålere 308, 309, 310, 311 er anordnet på tilhørende Hopkinson-utgangsstenger 312, 313, 314 og 315 forbundet ved knutepunktet 316 og 317 på en liknende måte som tidligere beskrevet.

Et ytterligere eller tredje nivå av kompleksitet er illustrert på figur 6, som viser et eksperiment i virkelig størrelse med en veibarriere 400 og et kjøretøy 401. Figur 6 illustrerer et virkelig tilfelle med gjensidig samtidig deformasjon av kjøretøyet 401 og hindringen 400 ved et høyhastighetsanslag. Det er mulig å måle mekaniske karakteristikker i tilfellet med den skrå kollisjon av bilen 401 ved den virkelige veibarriere 400 ved forskjellige varianter av biler og forskjellige anslagsvinkler, med spesielle konstruksjoner av barrieren. Kjøretøyet 401 kan således være utstyrt med instrumenter og blir drevet ved veibarrieren 400 (prøve under test) med en hastighet V0 mot kjøretøyet som spretter av den deformerte barriere 400 med hastighet V som vist på figur 6. Knutepunktene 402 og 403 er anordnet ved hver ende av veibarrieren 400, for eksempel på den måte som tidligere beskrevet, hvor knutepunktene 402, 403 er forbundet med Hopkinson-utgangsstenger 404, 405, 406, 407 utstyrt med strekkmålere 408 fra hvilke det er mulig å beregne en midlere kraft fra loven om impulskonstans som vist diagrammatisk på figuren.

Figur 7 illustrerer en ytterligere mulig plan slik at et nivå av anslagshastighet på mer enn 20 m/s kan anordnes for tunge konstruksjoner under undersøkelse. Planen illustrert på figur 7 omfatter en prøve eller struktur 700 under undersøkelse og en anslagsinnretning 701 (bevegelig hindring med påfestet utgangsstang. To forstressede kabler 702, 703 er brukt til å akselerere både prøven 700 og anslagsanordningen 701 mot hverandre (når utløst eller avfyrt mot hverandre) i stedet for å akselerere bare anslagsenheten mot en prøve som i tidligere anordninger. Tallet 705 representerer en eksplosiv bolt. Akselerasjonen av både anslagsanordningen 701 og prøven 700 krever vesentlig mindre energi. Ved kolliderende legemer av lik masse kan den totale kinetiske energi av de to legemer ved den samme relative hastighet være det dobbelt av et akselerert legeme. Overskuddet av energi i tilfellet med et akselerert legeme blir sendt til bevegelsene av massesenteret. Den andre fordel med møtebevegelsen av en prøve og en hindring ligger i at en mer kompakt og pålitelig installasjon er mulig, hvilken installasjon ikke krever noe spesielt tilbehør for å stoppe systemet etter kollisjonen.

Utførelser av den foreliggende oppfinnelse frembringer således fasilitet i en 1:1 målestokks eksperiment på en kompleks struktur (for eksempel en virkelig kjøretøydel eller barriere) for detaljert informasjon av fordeling av krefter og forskyvninger under prosessen av et kollisjonsanslag med hastigheter opp til omkring 20-40 m/s. Slik informasjon er nødvendig for å utvikle effektive sikkerhetssystemer for forskjellige kjøretøyer og veibarrierer.

Måle-unøyaktigheter på grunn av stressbølgerefleksjoner (så som oppstår i fransk patentspesifikasjon nr. 2 696 002) kan reduseres ifølge den foreliggende oppfinnelse med en eller flere av de følgende: (1) proporsjonering av stanglengden med testpulsvarigheten, dvs lang pulsvarighet = lang stang eller installasjon ved stangenden av en stress-bølgefelle (strekkbølgeabsorberer), (2) proporsjonering av stangdiameteren (tykkelsen) med stanglengden på en slik måte at ikke-aksiale elastiske stressbølger kan forplante seg i stengene uten forstyrrelse fra laterale oscillasjoner av stengene, (3) tilpassing så nær som mulig den mekaniske impedans pAC av testprøven, hvor p er densiteten, A tverrsnittet og C hastigheten av den elastiske stressbølge.

Det må forstås at omfanget av den foreliggende oppfinnelse ikke skal begrenses av det spesielle valg av terminologi og at et spesielt uttrykk kan være erstattet med eller supplementert med hvilken som helst ekvivalent eller generisk term. Videre er det å forstå at individuelle trekk, fremgangsmåter, teori eller funksjoner relatert til oppfinnelsen, stangsystemet eller deler av dette, alene eller i kombinasjon kan være en individuelt patenterbar oppfinnelse. Entallsformen kan omfatte flertallsformen eller vice versa. Spesielt, hvilken som helst beskrivelse i denne spesifikasjon av et område av en variabel eller parameter skal tas til å omfatte hvilket som helst valgbart eller utledbart subområde innenfor dette område, og skal tas til å omfatte en beskrivelse av hvilken som helst verdi for den variable eller den parameter som finnes inne i eller ved enden av området.

Claims (17)

1. Hopkinson-stangsystem eller trykkstangsystem omfattende flere utgangsstenger (203, 204, 205, 206), karakterisert ved at det under bruk er anordnet' eller innrettet til å måle komponenter av en impulskraft i en prøve eller struktur (200) som blir testet.

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at utgangsstengene (203, 204, 205, 206) er anordnet, under bruk, i en vinkel med hverandre.

3. Hopkinson-stangsystem eller trykkstangsystem (1), karakterisert ved at det omfatter minst to utgangsstenger (103, 104) operativt forbundet i en vinkel med hverandre, vanligvis i rett vinkel, ved hjelp av et knutepunkt (102), hvor det nevnte knutepunkt (102) i bruk er operativt forbundet med en prøve eller struktur (101) som blir testet.

4. System ifølge krav 3, karakterisert ved at det er dimensjonert til å teste en prøve i form av en stang på omkring 2 eller 3 meters lengde.

5. System ifølge krav 4, karakterisert ved at prøven (101) er forbundet, under bruk, med en overflate av knutepunktet (102).

6. System ifølge krav 3-5, karakterisert ved at tverrsnittet av knutepunktet (102) er større enn tverrsnittet av prøven (101).

7. System ifølge krav 3-6, karakterisert ved at en av utgangsstengene (103) omfatter en krage (103a) som ligger rundt knutepunktet (102), og fortrinnsvis er det åpninger (gb g2) definert mellom knutepunktet (102) og kragen (103a) på motsatte sider av denne, som tillater en liten forskyvning av knutepunktet (102) i et plan perpendikulært med den andre utgangsstangen (104) som fortrinnsvis er aksialt innrettet med prøven (101) og festet på en motsatt overflate av knutepunktet.

8. System ifølge krav 3-7, karakterisert ved at det har kontakte-verflater (si, s2, 102a, 102b) med lav friksjon, anordnet på kontaktoverflatene på minst en av utgangsstengene (103,104) og knutepunktet (101).

9. System ifølge krav 3-8, karakterisert ved at prøven (200) er en lineær struktur og eventuelt i en trepunkts bøyingsanordning og eventuelt under en ikke sentral normal anslagsbelastning, et knutepunkt (201, 202) er fortrinnsvis anordnet ved hver ende av den lineære struktur (200) ved hvert knutepunkt (201, 202) forbundet med to gjensidig perpendikulære utgangsstenger (203, 204, 205, 206), hvor to av de nevnte utgangsstenger (203, 205) er parallelle eller aksialt innrettet med den lineære struktur, og de andre to utgangsstenger (204, 206) er parallelle med hverandre.

10. System ifølge krav 3-8, karakterisert ved at prøven (300, 301, 302) er en virkelig del av et kjøretøy (for eksempel en kjøretøystøtfanger (300)) med under-støttende konstruksjoner (301, 302) som gjennomgår en skrå kollisjon med en vegg (303) mer spesielt under høyhastighetsanslag, for eksempel 20-40 m/s.

11. System ifølge krav 3-8, karakterisert ved at en veibarriere (400) er prøven og et kjøretøy (401) er utstyrt som en anslagsanordning, hvor kjøretøyet (401) er utstyrt med instrumenter, og knutepunkter (402, 403) er anordnet på hver ende av veibarrieren 400.

12. System ifølge krav 3-11, karakterisert ved at et høyhastighetsanslag er anordnet ved at prøven (700) og en anslagsanordning (701) blir akselerert mot hverandre, fortrinnsvis for bruk av forspente kabler (702, 703).

13. System ifølge foregående krav, karakterisert ved at det omfatter tre utgangsstenger, gjensidig i rette vinkler.

14. Hopkinson-stangsystem eller trykkstangsystem for å måle komponenter av en impulskraft i en prøve eller en struktur, karakterisert ved at flere utgangsstenger (203, 204, 205, 206) under bruk er innrettet til å måle komponenter langs en valgt retning i prøven eller strukturen (200) som testes.

15. System (1) ifølge foregående krav, karakterisert ved at utgangsstengene under bruk er koplet med prøven eller strukturen som blir testet, uten geometriske modifikasjoner av strukturen.

16. Fremgangsmåte for å modifisere et Hopkinson-stangsystem i full målestokk (1), karakterisert ved operativt å forbinde ved hjelp av et knutepunkt (102), en prøve eller system (101) under test, med minst to utgangsstenger (103, 104), anordnet perpendikulært med hverandre, og fortrinnsvis i hvilke det er en tilnærmet friksjonsfri forbindelse mellom minst en av utgangsstengene (103,104) og knutepunktet.

17. Fremgangsmåte for å måle de perpendikulære komponenter av en kraft i en prøve eller struktur (101) under test med et Hopkinson-utgangssystem (1) eller trykkstangsystem omfattende strekkmålere (105), karakterisert ved å måle krefter i en Hopkinson-stang (104) som operativt er forbundet med og aksialt flukter med prøven eller strukturen (101) og å måle kreftene i en Hopkinson-stang som er operativt forbundet, men anordnet perpendikulært med prøven eller strukturen (101), ved anslag av prøven eller strukturen mot en fortrinnsvis sylindrisk og eventuelt deformerbar hindring eller en anslagsanordning, til en hastighet på omkring 20-40 m/s.