高さ50cmから100gの鋼球を落下させた時の衝撃値の計算方法

回答（6）再出

→回答（4）（7）
余り迷惑を掛けないように。。。他の方も説得して欲しい。。。

硬さと耐衝撃性、、、関係は無いに近い。
むしろガラスで明かなように硬い方が耐衝撃性が弱いこと多い。フィラー強化は別として、樹脂でも硬いモノはその傾向有。
?ヘルツコーン?でその根拠示してるでしょ。そもそもがヘルツ式を理解出来てないお方なのにねぇ

鉄鋼でも　硬さと耐衝撃性（シャルピー値）はかなり反比例な関係。
このお方、硬さ － 引張強さは比例　の単細胞な屁理屈は、散々批判してきて改まったはずだが、今度は樹脂でも展開するお積りか、、、（嘆）

本質問から逸れる事項は
　　No.40426 文章における書き手の「指紋」
へドーゾ

クルマ衝突の例が出たので、違いを説明してみます。

■クルマを走らせて衝突させる場合
クルマがどのように壊れるかもあるが、搭乗者にＧがいくつ掛かるかも重要。一般的な落下試験も同じで、携帯などを落とすとき、外郭が凹もうがあまり気にせず、中身のパーツがＧを受けて機能傷害しないかを主眼点とする。

■クルマを固定し、巨大鉄球をぶつける場合
本質問に相当。
クルマがどのように損傷するかの試験。車体をガッチリ固定すれば搭乗者にはＧが及ばない。

前者では物の落下試験が簡単ながらＧ値はセンサーを付けて測らないと値は出ない。代わるものとして物を試験台に固定し外部から自在にＧ値を加えられる衝撃試験機がある。
　　http://www.yoshida-seiki.co.jp/main_product_HDST.html
　　最大2500Ｇ、印加時間と波形も可変できる

後者は破壊に要するエネルギーの大小が問題。なのでこの試験ではＧ値は意味をなしません。

回答(６)iwanai追記記載の
> 鋼球をぶつけて、鋼球は不問にし相手の傷付き具合。
> これこそ最近の質問で騒然となった?ヘルツの接触理論?を使うことになるが、相当
> 難しいです。
は、iwanaiが騒然としているのであって、また?ヘルツの接触理論?を使うことにしている
のであって、難しい?ヘルツの接触理論?を使用しなくても問題な発生しないと思います。

力積?ｔ[sec]を求めるか、衝撃荷重を直接計測するかにて、衝撃力を求めます。
そして、樹脂のロックウェル硬さを測定する要領で、100gの鋼球を衝撃値で押し付け、
樹脂の凹み面積又は径を測定すれば、?ヘルツの接触理論?を用いなくても塑性変形部分や
弾性変形部分は判ります。
詳しくは、最寄りの都道府県工業試験場でも、確認できます。

主客が逆ではないでしょうか。
普通の衝撃落下試験は、モノを落下させて壊れないかを試験する。
衝撃力は厳密には各所で違うもののＧ値が指標。

この場合は逆にモノ固定で鋼球を落下させる試験。破壊の程度はエネルギーの大小。これはＧ値では表せません。

鋼球落下試験はＪＩＳでも規定例があり、主に液晶を含めたガラスに関するもの。樹脂でも
　　JIS K6902 熱硬化性樹脂高圧化粧板試験方法

φ５の小球試験では50Ｎとか押出すバネ力が指標
φ42.8、325?の大球試験は10?とかの自由落下高さが指標

落とした箇所の傷み具合で判定するが、設計でそれを計算で予想するのは相当難しいのでは。

鋼球をぶつけて、鋼球は不問にし相手の傷付き具合。
これこそ最近の質問で騒然となった?ヘルツの接触理論?を使うことになるが、相当難しいです。

　　http://www.cg-glass.jp/pro/sub_technique/pdf/207-211.pdf

　　http://ir.bliss.chubu.ac.jp/cgi-bin/retrieve/sr_bookview.cgi/U_CHARSET.utf-8/XC10102142/Body/link/029_Matsui.pdf
　　鋼球と梁の衝撃に関する研究では,衝突時の接触機構として静荷重時
　　におけるヘルツの接触理論の適用が可能であることが報告されている

ベアリングなどではヘルツ応力を一定と見るが、衝突は過渡現象。
しかし応力の波及する様子は同じで?ヘルツコーン?と呼ばれます。
軟らかい樹脂はガラスとはかなり違って、へこみだけで済んでも同じことです。

（１）～（３）さんさんの回答のとおりで、停止するまでの時間が分からないと正確な計算が出来ません。
「衝撃値の計算」で検索すると、九大の資料が見つかりました。
http://higgs.phys.kyushu-u.ac.jp/~koji/shougeki.pdf#search='衝撃値の計算'
Δｔの測定は（２）さんの方法が簡単と思います。ただし、測定装置は十分な
周波数特性を持った物が必要です。

衝撃値の計算方法は、他の回答者さんも記載していますが、力積によって求められることが
できます。
力積の詳細内容は、この森での“力積”での過去ログ検索や“運動量と力積”でのYahoo等での
検索で確認してみてください。

さて、力積で用います?ｔ時間の係数は、他の摩擦等での計算でも用います係数と同様で、
実験によって求めます。
そして、摩擦係数と似ていて、力積での?ｔ時間係数は実験によって求まりますが、その
係数は汎用性が摩擦係数よりもなく、実際には
◆ 衝撃を受ける方の材質
◆ 衝撃を受ける方の接触部表面状態や接触部形状
◆ 落下させる物体の運動量
◆ 落下させる物体の速度
◆ 落下させる物体の接触部形状
で変化しますので、回答(３)さん記載の衝突前後の速度を画像を使って計測した数値で、
力積?ｔ時間係数を求めるか、回答(2)さんのように直接衝撃力として直に計測して、力積?ｔ時間係数を求めノウハウ係数化していくかの運用になるでしょう。

摩擦係数は係数表示がありますが、摩擦係数の運用に際しては充分な注意が必要です。
力積?ｔ時間係数は係数表示が殆ど無く、力積?ｔ時間係数(?ｔ[sec])の運用に際しては
更に充分な注意が必要です。