스프링의 충격 하중에 관한 연구

Abstract

스프링에 충격력이 작용하는 경우 각 요소에 작용하는 힘은 다르며 하중은 파동 특성에 따라 전후 방향으로 이동하며 전후 방향으로 진행하는 파는 서로 겹쳐서 나타나게 된다. 충격을 받는 순간의 스프링에 작용하는 힘은 속도에만 관계 된다, 즉 $P(O,O) = P_o + \frac{M_oV_o}{T}$ 로 주어지고 선단의 $P(O,t) = (P_o + \frac{M_oV_o}{T})e^{-\beta}$으로 시간에 따라 $(O \le t<2T)$ 감소 하게 된다. 고정단에서 응력파가 반사되면 힘의 포텐샬은 속도 포텐샬 만큼 증가하게 되고 t=T 에서 힘의 최대치를 보여준다. 다시 처음의 응력파가 자유단에 부딪칠 경우 힘은 운동 방정식과 파동 특성식에서 구해지고, 이 구간 $(2T \le t<4T)$ 에서 힘의 최대치는 t=2T 에서 P (O,2T) 가 된다. 이렇게 해석된 이론은 스프링이 밀착되지 않는한 잘 맞으며, 밀착현성이 발생시 스프링의 운동은 파동특성식을 달리 하므로 여기서는 수치 방법으로 해결하였는데 밀착이 많을수록 오차가 커졌다. (최대변위 10\% 의 오차) 이러한 결과는 하중이 빨리 작용하는 스프링의 경우에 힘 및 속도의 예측에 쉽게 적용 될수 있다.