Редактор GeekTimes
837,1
рейтинг
18 июня 2015 в 22:29

Ячеистая структура с отрицательной упругостью поможет разработать новый вид защиты от ударов

image

Исследователи из инженерной школы им.Кокреля, относящейся к Техасскому университету, придумали ячеистую структуру, которая поглощает удары, а после воздействия полностью восстанавливается. Структуру назвали сотами с отрицательной упругостью.



Обычные ячеистые структуры повсеместно используются в областях, связанных с защитой от ударов. Перемычки ячеек поглощают энергию удара, а наличие пустот обеспечивает небольшой вес. Единственный недостаток такой структуры – одноразовость. Поглотить энергию сотам удаётся лишь один раз.

image

Хитрая система волнистых перемычек в новой ячеистой структуре обеспечивает её сжимаемость, а также – полное восстановление после исчезновения действующей силы. Такую структуру возможно будет применять в широком спектре устройств, от защитных шлемов до бамперов автомобилей.

Размеры ячеек влияют на мощность удара, которую конструкция способна поглотить. 9-сантиметровый лабораторный образец полностью поглощает удар от бейсбольного мяча, летящего со скоростью 160 км/ч. Образец выполнен из нейлона, хотя для этого подходит множество материалов.

«Носите ли вы униформу солдата, занимаетесь ли спортом или едете на работу на велосипеде, вы в любой момент можете столкнуться с чем-либо или получить какой-либо удар,- говорит профессор Каролин Коннер Сиперсед. – Мы уверены, что эта технология, будучи встроенной в бампера и шлемы, может уменьшить или полностью предотвратить травмы, которые получают люди».

В ближайшее время лаборатория начнёт тестировать поглощение энергии пуль.
Вячеслав Голованов @SLY_G
карма
126,2
рейтинг 837,1
Редактор GeekTimes
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (36)

  • –2
    1) Сколько столетий рессорной подвеске?
    2) Я на скорости 100 км/ч лечу в мотоциклетном шлеме головой в стену, какое мне дело до того, что этот шлем потом при желании сможет носить следующий такой же идиот? (Вариант старого: поп намедни пьяный с колокольни свалился, сам в лепёшку, а калоши как новые)
    3) Мне привезли новый сервер в такой упаковке, содрав за неё в несколько раз дороже. Его везли, как дрова, или я его буду ежедневно возить по вечерам домой с работы?
    ***) Я профессиональный киллер и ношу в такой упаковке свою любимую снайперскую винтовку. Отныне я смогу бросить сейф с ней под колесо, если забуксую в грязи?
    • +1
      1&2: От 100 км/ч не спасёт шлём с «рессорной подвеской» :)
      3: если сломается, по гарантии сможешь отправить обратно с упаковкой :)
      А если серьезно, то ваши комментарии не в тему, например, такая технология позволит бойцу быть уверенным, что получивший пулю бронежилет «выдержит» повторное попадание.
      • +3
        Это были риторические вопросы…
      • +6
        Первая попавшая пуля разобьёт или сместит бронепластину, от чего и как меня будет спасать эта технология при повторном попадании?
        А «рессорная подвеска» — посмотрите на рисунок, разве это не классическая рессора?
        • 0
          Apazhe ниже ответил п.4
        • +2
          Позвольте не согласиться.
          Это совсем иной принцип нежели у рессор.

          Пусть Вас не смущают изогнутые формы напоминающие рессоры, суть не в них, вся фишка в прямых пластинах расположенных горизонтально.
          Именно они растягиваясь при поглощении общей структурой нагрузки, и сжимаясь возвращая структуру в исходное положение и является тем новшеством которое поможет использовать ее для более эффективного поглощения удара многоразово. А это согласитесь далеко не принцип рессор.
      • +1
        Вы когда-нить были в бронежелете и вам прилета пуля? Это в фильмах продолжают бегать, в реальности что-то такого особо не происходит.
        • 0
          я не писал что нужно бегать…
        • 0
          Смотря что прилетело и смотря какого класса бронежилет. Даже на первый-второй класс можно без особых последствий принять гранатный осколок или срикошетившую пулю.

          У современных броников с запреградным действием всё стало гораздо лучше, чем десять лет назад.
        • 0
          Если пуля была уже на излёте, а не с 20 метров выпущена — то вполне могут и побежать после.
        • +5
          Был когда прилетало. Из ублюдка, по броннику пятого класса защиты в нагрудную пластину. Споткнулся, но устоял на ногах и побежал дальше. В бою оно… если хочешь жить, то побежишь!
          Синяк потом был знатный. но ребра все целы.
    • +5
      1. Рессора (за счёт трения между ламелями) поглощает очень небольшую часть энергии толчка. Главным образом она размазывает импульс по времени, делает его плавнее.

      2. Главная задача защитного шлема примерно такая же — размазать импульс по времени и распределить его энергию по площади. Чтобы твой полупустой череп контатировал с препятствием не пятью квадратными сантиметрами, а сотней. С бронежилетом, к слову, всё обстоит точно так же.

      4. Вероятность повторного попадания в то же самое место бронежилета весьма низка.

      • 0
        поправьте меня если неправ. Мне кажется, что защитный шлем (велосипедный, мотоциклетный), кроме «размазывания» удара еще разлетается на куски, чтобы принять на себя некую долю энергии.
        • +1
          Ни разу не слышал о разлетевшихся мотоциклетных шлемах.
          • +2
            Минусующие, давайте пример шлема созданного для гашение удара через разрушение скорлупы шлема.
        • +2
          Разлететься может дешёвая китайская подделка. Хорошие шлемы из композитных материалов на основе стекловолокна или даже карбона разлетятся только если по ним выстрелить из ружья. И то не разлетятся а будет дырка. При падениях многократные удары головой очень вероятны и если шлем разлетится при первом, он свою задачу не выполнит. Жёсткая скорлупа шлема нужна не для того, чтобы разлетаясь расходовать энергию удара, а для того чтобы точечный удар не проколол мягкую внутреннюю подложку вместе с черепом, а чтобы распределить его по этой подложке по максимальной площади, дав ей шанс отработать
        • +2
          Велосипедный и мотоциклетный шлемы работают по-разному, т.к. созданы для разных скоростей и характеров столкновения с препятствием.

          Велосипедный — защищает от одного прямого удара об острые и выступающие детали «рельефа». Он сделан из пенопласта, раскалывается, и это штатная деформация. Этот же механизм у альпинистских шлемов, которые защищают голову от мелких, но очень быстрых камней.

          Мотоциклетный же шлем защищает от множественных ударов, скользящих повреждений, повреждений шеи. И он не должен раскалываться, т.к. тут важна множественность, мотоциклист после аварии и до остановки прикладывается головой не один раз. При этом деформируемый шлем, разумеется, гасит энергию эффективнее. Но только однократно.
        • 0
          Разлетаются на куски китайские муляжи мотошлемов, которые идиоты напяливают чтоб гайцы не штрафовали. А нормальный шлем должен сохранять целостность внешней оболочки, чтобы, когда ты летишь башкой в бордюр (или под колесо «Кировца»), твоя башка не разлетелась нахрен вслед за шлемом.

          А удар поглощает внутренняя структура.
  • –10
    Как прославленные американские учёные умеют запутывать простые вещи! Если эта штука после снятия нагрузки полностью восстанавливает форму, то чем это поведение отличается от поведения обычной пружины?
    • +5
      Чем сильнее сжимается пружина, тем сильнее давление в обе стороны.
      У данного механизма давление при сжатии не увеличивается.
      • +6
        Тогда у него не отрицательный коэффициент упругости, а нулевой.
        • +1
          у него кривая упругости, которая на определенном значении выполаживается. Модель с коэффициентом, хоть положительным, хоть отрицательным, тут не подходит, так как предполагает линейную зависимость.
      • 0
        У данного механизма давление при сжатии не увеличивается.
        Да? И в каком же месте этой статьи содержится эта информация?
  • +1
    Если положить в основу структуры треугольники, то она будет устойчивее, чем структуры на базе других многоугольников. К.О.
  • +1
    На картинке написано «Allowing for multiple compressions», т.е. как раз таки допускает многоразовое использование.
  • +5
    Я такие же структуры создавал, когда играл в World of goo :)
    Картинка
    image
  • –4
    Можно даже поудивляться, только такие «соты» определяют пространственную организацию наших костей, связок, сухожилий, мышц и тд. Правда организация их в живом организме имеет нецелочисленную пространственную размерность более пяти и поэтому может восстанавливаться. Вот где можно найти прототипы ( то есть они уже, конечно, нашлись ). Используя другие материалы и природную геометрию можно избежать изобретения велосипеда ))
    • +3
      proof плиз. Где это у нас такие «соты»? Наши кости как раз таки, ломаются ( т.к. похожи по структуре на устаревший материал в виде сот.

      image
      • –4
        Это я вас, кажется, сегодня видел в велосипедной мастерской. Ещё раз, внимательно, пытаясь понять смысл КАЖДОГО написанного слова и ВСЕХ знаков препинания, читаем вышенаписанный комментарий.
        • +2
          Вам надо свою религию основать. В любой уважающей себя религии на все вопросы отвечают именно так.
    • +6
      А ничего, что в трёхмерном пространстве размерность не может превосходить трёх?
      • –3
        Надеюсь, ЕГЭ скоро, все же, отменят…
        • +1
          Срочно требуйте назначения себя на пост министра образования! Такой Учитель пропадает! Уверен, вы произведёте революцию в науке и образовании. Вот тогда-то мы покажем кузькину мать закостенелой буржуазной науке!
      • +3
        Господа минусующие, я с нетерпением жду от вас примера множества размерностью более трёх в трёхмерном евклидовом пространстве. Перечитать предыдущий камент не предлагать — его автор при всём уважении не является для меня непререкаемым авторитетом.
        • +1
          Ну, например, чтобы описать положение самолета в пространстве нужно 6 пространственных координат + время (широта, долгота, высота центра масс самолета и три угла ориентации, так как самолет не материальная точка).

          А что касается дробной размерности, посмотрите на фракталы.

          P.S. Это ответ исключительно на вопрос «жду от вас примера множества размерностью более трёх в трёхмерном евклидовом пространстве.». Изначальный комментарий ветки я не читал.
  • +3
    Отрицательная упругость — это когда нажмешь на что-то пальцем, а это что-то твой палец в себя всосет. На видео, как уже выше писали, нулевая упругость.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.