振动试验基础：试验条件内容介绍之冲击试验

本文来源于振动试验学习笔记

4.3 冲击（shock）试验条件内容介绍

  冲击是指在极其短暂的时间内给产品施加一个高量级的外力脉冲，从而评估其在储存、运输、使用的寿命周期内对冲击环境的适应性和耐受程度。冲击试验有很多种，自由跌落、翻转、抛摔、拍击、撞击、弹道冲击、爆炸冲击等等。一般常见的冲击试验有三种：经典波形冲击、冲击响应谱、瞬态冲击脉冲波形（短时实测波形）。

1 经典波形冲击

半正弦波（halfsine wave）、半正矢波形（haversine wave）、梯形波（trapezoidalwave）、锯齿波（sawtooth wave）、三角波（triangle wave）。

试验1：

正弦半波 加速度10G脉宽20msec

正方向3次 反方向3次三个方向（X、Y、Z）冲击　

试验2：

后锯齿波 加速度5G脉宽15msec

正方向5次 三方向（X、Y、Z）冲击

试验3：

梯形波 加速度50G脉宽8.4msec

正反方向各5次 三方向（X、Y、Z）冲击

  试验条件内容相对比较简单，需要注意的地方是，必须注意控制波形在容差带内，实在不行的情况下，上升沿波形必须在容差带内。

  另外，还有一个前补偿和后补偿的概念，即下图所示中的B1和B2，一般振动控制仪中的默认值为A的10%。当位移量不够用的时候，可以适当调整前后补偿，改变最大位移量。

2 冲击响应谱（SRS，Shock Response Spectrum）

  经典波形冲击试验由于没有考虑机构对冲击的响应，在实际环境中还是有损坏的情况发生，已经不能满足试验的要求。于是，冲击响应谱概念便被提出，指在冲击激励函数的作用下，一系列单自由度振动系统的最大（加速度、速度、位移）响应值随系统的固有频率而变化的图谱。提供的是一个产品和它的组成部分对一个给定的输入脉冲响应的估计方法，具有更加真实的环境模拟效果。

冲击响应谱控制技术通常用来模拟复杂振动环境如地震和爆炸冲击。它是描述瞬态波形对结构的潜在损伤程度。试验参考谱即冲击响应谱，通过冲击响应谱合成出时域波形，时域波形由用户指定阻尼的正弦或半正弦波合成，从而驱动振动台振动。

  能实现冲击响应谱的试验设备有很多，在爆炸冲击中应用最为广泛。随着电动式振动台控制技术的发展，在振动台上己经实现了模拟低幅值的复杂冲击环境的冲击谱的能力，如冲击响应谱控制中的小波综合及正弦衰减模拟方式等等。电动振动台操作成本低、可控性高等优点，但它们的幅值、频谱范围(3 kH z以下)和方向受到限制。

试验1：

目标SRS：10-1000Hz，加速度10m/s2

SRS分析条件：采样频率8192Hz

数据点数：4096点

波形合成条件：变谐正弦波

控制条件：线数800

冲击方向：X、Y、Z，每方向三次。

试验2：

频率范围：

5-100Hz：响应谱5-30g

100-5000Hz:响应谱30g

冲击方向：X、Y、Z，每方向三次。

3　瞬态冲击脉冲波形（短时实测波形）

  通过实时主动控制来完成，包含了导入瞬态数据，数据编辑，在振动台上复现波形数据的过程，比如地震再现等试验。在利用振动台进行试验的时候，需要注意动圈位移和功放额定功率的限制，必要的时候可以通过数据编辑改变量级，以便有效地实现试验的动态特性。

试验1：

下图，从某国家地震网站上下载的csv地震文件，通过数据编辑（单位和采样频率指定、过滤处理、首尾数据处理、频率变换、数值间演算、数据点数变更、补偿波附加等过程）后得到的一个方向上的地震波波形。

总结：

  冲击环境是振动的一种非稳态、持续时间相对较短的机械瞬态振动。

  个人认为，冲击试验是电动式振动台能实现的试验中，最难的试验，不能理解概念的话，就不能更好的操作控制软件，也就不能得到良好的试验结果。可能是个人所涉及的冲击试验经验比较少，也有可能造成冲击的原因很多且各不相同，对产品造成的效应也不相同。由于冲击情况复杂性，很难归类。

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