The effect of impact on helical coil springs is studied by both analytical and experimental methods.
When a mass with a high velocity bits one end of spring which is fixed at the other end, the forces and velocities induced by the impact are different from those in the case of slow loading. The forces and velocities which are function of time and coil position are predicted analytically by the characteristic line method in the elastic region of springs.
In case of rigid contact between coils, the wave equation is not applicable, and the forces and velocities may be predicted by the Finite Difference Method.
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 $P(0,0) = P_{\circ} + \frac{M_{\circ}V_{\circ}}{T}$ 로 주어지고 선단의 $P(0,t) = (P_{\circ} + \frac{M_{\circ}V_{\circ}}{T})e^{-\beta\frac{t}{T}}$으로 시간에 따라 $(0\le t<2T)$ 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 (0,2T) 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.
