冲击试验与冲击响应谱试验.docx

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1、什么是冲击试验，什么又是冲击响应谱，本文简单讨论。产品在使用和运输过程中所经受到的冲击主要是由于车辆的紧急制动和撞击、飞机的空投和坠撞(紧急迫降)、炮火的发射、化学能和核能的爆炸、导弹和高性能武器的点火分离和再入等所产生的，冲击是一种很夏杂的物理过程，具有连续的缴谱，但又是一个瞬态过程.产品受到冲击后，其机械系统的运动状态要发生突变并将产生瞬态冲击响应。1冲击试脸通过对产品进行一系列的冲击脉冲，来考验产品受冲击的能力，以检验产品的可靠性。描述冲击，相应的特征参数有：脉冲类型，脉冲宽度和振幅，冲击次数。(1)峰值加速度峰值加速度的大小能直观地反映出施加给产品的冲击力的大小。由丁产品的结构大都是线

2、性系统，即使非线性系统在应变不大的情况下，也可以看做线性系统。所以产品受冲击后所产生的响应加速度与激励加速度是成比例的，由此可见，般情况下峰值加速度越大，对产品的破坏作用越大。(2)冲击脉冲持续时间(D)冲击脉冲持续时间是指，加速度保持在规定加速度波形上的时间间隔。冲击脉冲持续时间对产品的影响很史杂，它对冲击效果的影晌与被试系统的固有周期T有关。对半正弦波，当D/TV0.3时，对梯形波DbV0.2时.对后峰锯齿波D.，TV0.5,在产品上所造成的响应加速度都随着D/T比率的增加而增加，但最大不超过激励脉冲本身的峰值加速度。对半正弦波，当0.3WD/TV3时，对梯形波02DHVIO时，对后峰锯齿

3、波O.5DT3时，对梯形波D,TIO时，对后峰锯齿波D1,2时，在产品上所造成的响应加速度与激励脉冲的峰值加速度相同。从上面的叙述可知，对同种脉冲，由于其持续时间不同，对相同的产品所造成的影响也不和Rk(3)冲击次数由于冲击主要考虑的是对产品极限强度的影响，而不是考虑累积损伤，所以无须对产品进行重纪试验，但是为了避免偶然性，也需要有一定的冲击次数.般规定在每方向上连续冲击3次。也可以这么形飘的理解，冲击试验也可以叫做挨搂试脸，脉冲类型相当于施暴者出拳的类型，是少林的长拳，还是武当的太极拳，是上勾拳还是卜勾拳，在冲击试验中，就是脉冲类型，也就是大家熟知的：半正弦波、前锋锯齿波、后峰锯齿波、：.角

4、波、方波还有梯形波.脉冲宽度就是作用时间,也就是单次挨揍的时间。振幅，则表征了冲击的力道。振动试验中的振幅，一般用加速度表示，也就是格说的多少G。泰森全盛时期一拳2300磅，也就是说他-拳能打出1035公斤的力。这里的单位不样，个是加速度.个是力。但情形是类似的，还是可以类比的。冲击试验模拟：应尽祉采用现场实测数据，即在振动台波形控制下直接且现现场实测的冲击，但是要在实险室直接更现现场冲击是非常困难的。为了解决这个问题，采用的是等效损伤原理，即保证在实购室内用标称脉冲对产生进行冲击所产生的故障、损坏,失效与现场所发生的故赭、损坏、失效相一致.该方法称为规定标称冲击脉冲波形法，常见冲击脉冲波形有

5、：半正弦波、后蜂锯齿波和梯形波。O/O下面视频为冲击台进行半正弦冲击试效：2冲击响应谱冲击响应谱是指一系列单自由度质地阻尼系统，当其公共基础受到冲击激励时，各单自由度系统产生的响应峰作为雎自由度系统固有频率的函数绘出的曲线。简单来说，就是在笛卡尔坐标系下以单自由度系统的固仃频率为横坐标，以其响应峰为纵坐标画成的曲线“一个实际的物理系统可以分解为多个不同的单自由度系统，对于每个单自由度系统进行冲击响应分析计算,取系统响应的最大值，然后和它的固有频率组成一个数据点，这样分解成多少个单自由度系统就可以得到多少组数据点。最后，将这些点加以合成，即可得整个系统的冲击响应谱,原理示意图如下图所示。实际物理

6、系统拆分成多个单自由度系统物理模型下面视频是冲击台进行冲击响应谱试脸：冲击响应谱计算：西门子1.MS1.estJab软件提供了冲击响应谱计算的功能.如下图所示。,品质因子是町尼的另种表现形式，品痂因子Q与明尼比的关系如下所示.一般采用5%的阻尼比，即Q=IO的品质因子，当品质因子5时，选择1/3OCI带宽：当品质因子5-25时，选择1.6oct带宽：当品质因子5时，选择1.12oct带宽。Q=1(2G冲击时域信号冲击信号SRS计算冲击试验的应用和试验流程一、冲击试验是一种用丁评估材料、产品或结构在受到突然冲击加载时的性能和可靠性的测试方法。它在工程、制造和设计领域中具有重要的口的和意义，如下所

7、述:产品可轼性评估：机械冲击试验可以帮助评估产品在实际使用过程中受到冲击负载时的耐久性和可靠性.通过模拟现实世界中的冲击情况，可以检测和识别产品的弱点和缺陷，以便改进设计和制造过程。安全性评估：对于需要经受冲击负载的产品，例如汽车部件、航空航天器件或防护设备，机械冲击试验用于评估其在事故、碰撞或其他突发事件中的安全性能.通过模拟这些情况并测证产品的响应，可以确定其保护能力和对人员或环境的潜在影响。材料研究与开发：机械冲击试验也用于研究和开发新材料的性能。通过对材料在冲击加载下的行为进行测试和分析，可以了解其强度、刚度、切性和耐久性等特性。这些信息时材料选择、设计优化和工程应用具有重耍意义。总而

8、言之，机械冲击试验的目的在于评估产品和材料在受到突然冲击负载时的性能和可靠性，以提高产品的安全性、可靠性和耐久性，并为工程设计、材料研究以及产品开发提供科学依据和指导。二,经典冲击试监和冲击响应谱（ShoCkResponseSPeCIrUn1.,简称SRS）.主要的区别在于测试和分析的方法：1 .经典冲击试验重点在于模拟实际的物理冲击事件，例如跌落、碰撞、爆炸等，然后通过测量冲击过程中的各种物理量（如加速度、位移、力等）来评价产品的冲击性能.2 .冲击响应谱是一种特定的分析工具，它可以为我们提供一个冲击或震动事件的频率响应信息。SRS可以帮助我们了解在绐定冲击或震动卜.，被测试对象的不同部位（

9、或不同频率）可能会仃怎样不同的响应。这对于纪杂系统的设计和分析是非常有用的，因为它可以让我们知道应该在哪些频率区间内进行阻尼或强化。简单来说，经典冲击试脸更注重实际的物理过程，而冲击响应谱更注重以频率为基础的系统响应。三、经典冲击试验冲击试验中的波形主要用来模拟实际工况下可能发生的各种冲击事件。选择哪种波形，取决于你想要模拟的特定场景。以卜是一些常见的冲击波形类里，以及它们的特点和应用：1 .半正弦波：半正弦波冲击通常用模拟简单的、单一的冲击事件，比如物体从一定高度落下到硬地iS1.这种冲击波形的特点是加速度上升和下降的时间相等，达到最大值后立即卜降。在包装设计、汽车碰撞测试、手机跳落测试等领

10、域广泛应用.2 .后峰锯齿波：后峰锯齿波冲击是一种非对称的冲击波形,其特点是加速度上升的时间短，下降的时间长。这种波形通常用于模拟那些需要考虑全力影响的冲击事件，例如模拟货物在运输过程中可能遭受的冲击。3 .梯形波：梯形波冲击特点是仃个持续时间的鬲峰，然后突然下降。这种波形可以模拟一些冲击事件后还有持续作用力的情况，如军事领域的爆炸冲击测试。4 .三角波：三角波冲击是城荷单的冲击波形之一，其特点是加速度线性上升和下降。这种波形比较适合用于基本的、理论上的分析和计算，例如教学和科研中的理论模拟等。选择不同的冲击波形，可以都助我们更准确地模拟产品在实际工况下可能遭受的各种冲击，并通过冲击测试来评估

11、和优化产品的冲击性能。四、冲击试验的基本步骤：1 .制定测试计划：确定测试目标、选择适当的冲击波形（如半正弦波、后峰锯齿波等）、设置冲击参数（如加速度、持续时间等），以及决定需要进行的测试次数。2 .准备测R样品：按照测试要求准备好测试样品，包括安装、预压或预拉伸（如果需要的话）等。3 .执行测试：按照测试计划启动冲击设备，对样品进行冲击，并使用传感器和数据采集系统记录卜冲击过程中的各种物理量。4 .分析结果：分析记录下来的数据，根据测试目标评价样品的冲击性能。5 .报告编写：撰写测试报告,包括测试条件、测试过程、结果分析以及结论等。6 五、冲击试验风险点：1.操作人员的安全：冲击试验中涉及到

12、大量能量的释放，因此仃可能会对操作人i造成伤害。操作时应当遵守安全规程，例如使用防护装备，保持测试区域清洁无杂物，使用安全防护设施等。2 .设备的保护：冲击试验中可能会对测试设省造成伤宙，尤其是当测试样品破裂或爆炸时。应当定期进行设备保养和检查，并在测试前进行设备的准备和校准。3 .数据的准确性：冲击试验的结果高度依赖于传感器和数据采集系统的精度.操作人员应该确保这些设备的工作正常，并定期进行校准。4 .样品的处理：如果测试样晶包含仃毒或危险物质，应当按照相应规定进行处理。5 .环境变量：试验过程中要尽可能控制好环境变量，如温度、湿度等，因为它们可能会影晌到测试结果。以上就是机械冲击试验的基本

13、步骤以及可能存在的风险点和应注意事项。每一种具体的冲击测试可能都有白己特定的步骤和注意事项，在执行时应当遵循相关的标准和规程。冲击测量中的冲击响应谱分析在产品的研制过程中，经常需要在冲击试验台、跌落试验台、碰撞台等冲击设备上进行冲击试验，以验证产品在运输、使用环境中的抗冲击性能.在冲击试喊的过程中，我们通过冲击测量设备获取加速度时域信号并在此基础上进行一系列的分析。在信号分析的过程中，冲击响应谱分析是其中常见的一种。今天我们就以VENZO640冲击测量仪为基础，一起来J解冲击测量中的冲击响应谱分析，希望通过本文的介绍，能给大家在工作和学习中提供一些有意义的参考！P1.什么是冲击响应谱？冲击响应

14、谱是描述单自由度振动系统受到一定冲击作用时，响应的最大值与振动系统的固有频率或固有周期关系的曲线。冲击响应谱不是描述冲击的本身，而是描述冲击的影响。A三tRsenBtMfiarv-i*sn如上图所示，对某冲击信号进行冲击响应谱分析.冲击响应谱曲线中，X轴表示振动系统的固有频率，Y轴表示冲击响应的最大加速度假。我们在冲击响应谱曲线上，取两个点，分别为125Hz.438.4g)f(100()Hz,607.49g)。那么这两个点的含义就是，该冲击信号对125HZ的单自由度振动系统会产生438.4g的加速度响应，而对Io(X)HZ的单自由度振动系统会产生607.49g的加速度响应。P2冲击响应谱分析的

15、参数1 .类型冲击响应谱的类型分为：综合谱、主谱、余谱.主谱是指激励脉冲持续时间内，一系列被激励单自由度系统的最大响应值与振动系统固有频率的关系曲线。余谱是指激励脉冲持续时间结束后，一系列被激励单自由度系统的域大响应值与振动系统固仃须率的关系曲线。而综合谱是激励脉冲整个捕捉时间内，系列被激励单自由度系统的最大响应值与振动系统固有频率的关系曲线.而综合谱、主谱、余谱三种类型下，还分为最大绝对值，最大正值，最大负值三种。SRS(f):冲击响应谱曲线,横坐标为试件的固有频率，纵坐标为冲击响应的绝对值的最大值.SRS+(f)：冲击响应谱曲线，横坐标为试件的固有频率，纵坐标为冲击响应的最大正值。SRS-(f)：冲击响应谱曲线，横坐标为试件的固仃频率，纵坐标为冲击响应的最大负值的绝对值.下图分别为某冲击响应谱的最大绝对值，最大正值，最大负值的曲线。口S1,2 .倍频分辨率倍频分辨率定义为冲击应谱分析的频率间隔，一般以1/N的形式设定。常见的有1/3,1/6.1/12,1/24,1/48等,一般取1/3即可。下图分别是1/6和1/24的倍频分辨率，显然，N越大,频率间隔越小，冲击响应谱越精确。MjBrMSI1.n