西安捷盛电子技术有限责任公司

西安捷盛电子技术有限责任公司冲击(碰撞)试验及设备一.基本概念1.试验:一项完整的环境试验操作顺序通常包括:1)预处理2)初始检测3)条件试验4)恢复5)最后检测2.冲击:系统受到瞬态激励，其力、位置、速度、加速度发生突然变化的现象。冲击和碰撞试验所模拟的环境均为冲击环境。即：样品在运输和使用过程中经常遭遇的如跌落、撞击、引爆、多级火箭分离、空气动力冲击、空间运载器返回等现象。3.冲击试验:冲击试验就是用设备再现样品在运输和使用过程中遭遇的如跌落、撞击、引爆、多级火箭分离、空气动力冲击、空间运载器返回等现象。考核或评定样品对冲击环境的适应能力、工作可靠性及结构完好性。4.碰撞试验:碰撞试验就是用设备再现样品在运输和使用过程中遭遇的经常性的、重复性的冲击现象。考核或评定样品对重复冲击环境的适应能力、工作可靠性及结构完好性5.冲击试验与碰撞试验的区别1)冲击试验主要用于模拟样品在运输和使用过程中偶然遭遇的、不重复的、严酷等级较高的冲击现象。冲击试验对试品的损坏主要表现为强度损坏。碰撞试验主要用于模拟样品在运输和使用过程中经常遭遇的、重复的、严酷等级较低的冲击现象。碰撞试验对试品的损坏主要表现为累计损伤。2)冲击试验的试验加速度通常较高，脉冲持续时间较小，碰撞试验的试验加速度通常较低，脉冲持续时间较大。3)冲击试验与碰撞试验使用的设备通常是不同的，前者通常为单次跌落，后者通常为连续跌落。6.冲击、碰撞试验方法:目前国内外通常采用下列三种试验方法。1)规定脉冲。冲击试验规定了三种冲击脉冲。即：半正弦脉冲、后峰锯齿脉冲、梯形脉冲。半正弦脉冲主要用于模拟线性系统的撞击及减速，弹性结构的撞击，包装冲击等。就无阻尼线性质量系统而言，试品在半正弦脉冲作用下的最大响应为半正弦脉冲峰值加速度的1.7倍。梯形脉冲主要用于模拟爆炸、分离等所引起的冲击。就无阻尼线性质量系统而言，试品在梯形脉冲作用下的最大响应为梯形脉冲峰值加速度的2倍。后峰锯齿脉冲的响应谱较为均匀、平缓。就无阻尼线性质量系统而言试品在后峰锯齿脉冲作用下的最大响应为后峰锯齿脉冲峰值加速度的1.3倍。介于半正弦脉冲和梯形脉冲之间。各种试验规范对这三种冲击脉冲不分先后顺序，用户可根据试验目的选用任意一种。通常对元器件不选用梯形脉冲。(附三种冲击脉冲的冲击响应谱)2)规定冲击谱3)规定一种冲击机和它的使用方法7.试验标准目前国内外常用试验标准有国标GB/T2423.5、GB/T2423.6。国际电工委员会标准IEC68-2-27、IEC68-2-29。国军标GJB150、GJB360、GJB548。美军标MIL-STD-810F、MIL-STD-202E、MIL-STD-883D等。我国国家标准等同采用国际电工委员会标准。我国国家军用标准等同采用美军标。GB/T2423.5----IEC68-2-27，GB/T2423.6----IEC68-2-29，GJB150----MIL-STD-810F，GJB360----MIL-STD-202E，GJB548---MIL-STD-883D。8.冲击(碰撞)试验主要参数1)波形及容差2)峰值加速度3)脉冲持续时间4)速度变化量5)脉冲重复频率二.冲击(碰撞)试验原理1)力学模型2)峰值加速度、脉冲持续时间、跌落高度的关系三.冲击(碰撞)试验设备1.冲击试验设备的结构形式1)自由跌落式2)加速跌落式3)水平冲击式4)冲击放大式1．冲击脉冲产生原理假设冲击试验系统中台面跌落为自由跌落，波形发生器为线性弹性，则冲击试验系统的力学模型如图1所示：图中：m：台面（含试品）质量k：波形发生器刚度H：跌落高度图1冲击试验系统力学模型台面在冲击瞬间的受力如图2所示图2台面受力图台面的运动方程为：令kxmgxmmgkxxmgxmkx为系统固有频率）则：nnmk(2gxxn2代入初始条件：解之得：2)sin(nngtBx)cos(tBxnn)sin(2tBxnn0t0xHgx2得2)sin(nnBgt知：nnBgHt2)cos(1cossin22由1222422nnBgHBg2)2(242ynngHgB解之得：gHggHgBAnnnnn224222212加速度幅值：代入得mkn2kmgHgmgkHgA2121由于为系统静变形，而kmgkmgH212kmgH所以又—————（1）gmgHKA2为冲击脉冲持续时间）（；；＝；DTDTffmknn212n2kmD由公式（1）、（2）得知①冲击脉冲峰值加速度随跌落高度H（势能）的增加面增大，随缓冲器刚度的增大而增大。②脉冲持续时间随缓冲器刚度的增大而减小。2．冲击响应谱及加速度放大理论假设无阻尼单自由度弹簧—质量系统受外力作用，刚系统力学模型如图3所示：图3受外力作用线性系统力学模型质量m的运动方程为：kxtfxm)(设)()(22mkktfxxnn＝的函数为表示F)()(0ttuFtf)(02tmFxxn则：拉氏变换后，得系统响应为：)cos1()(0tkFtxn图4半正弦脉冲图如果系统受图4所示半正弦脉冲作用，不难得到力的函数关系为：系统响应为：(0≤≤)))((sin)()sin()(202200000ttttttmtFtxnnnn))(()(sin)(sin))((sin)()sin()(202200000202200000ttttttttttttttmtFtxnnnnnnnn)(0tt(0≤t≤)2)()()(2nnmtxtfktxT令；代入)sin2(sin41)(002020ttTtttTFtfn)2(sin14)cos()()(0202000tttTTttTFtfn)(0tt0t如只考虑0≤≤段响应，不考虑时段的响应。即只考虑初始响应，不考虑剩余响应。则：————（3）)sin2(sin411)(002020ttTtttTFxfn从公式（3）可以看出对受瞬态半正弦冲击作用的线性弹簧质量系统而言，在不考虑阻力的条件下，系统力响应幅值与半正弦冲击脉冲的峰值之比仅与系统的固有特性（固有频率或周期）和冲击脉冲持续时间有关。因此公式（3）可改写为：令则：)sin2(sin41100202maxttTtttTAan)sin2(sin411202maxtDTDtDTAnDt0———————（4）式中：最大响应层加速度A：冲击脉冲峰值加速度D：冲击脉冲持续时间T：系统固有周期如果以作纵轴，作横轴，公式（4）可用图5描述。图5系统响应图max从图5可以得出如下结论：①如果线性弹簧—质量系统受半正弦脉冲作用，通过周期（固有频率）匹配可以在系统上得到大于半正弦脉冲峰值加速度的峰值加速度。即半正弦脉冲峰值加速度可以通过线性弹簧—质量系统放大。②当10时，冲击脉冲才能得到1:1传递，如果要求传递失真小于20％，则2.2。2.碰撞试验设备的结构形式1)自由跌落凸轮驱动式2)自由跌落气动式3)加速跌落凸轮驱动式4)加速跌落气动式5)冲击放大凸轮驱动式6)冲击放大气动式3.冲击、碰撞试验台4.波形发生器1)弹性波形发生器----半正弦----有二次回弹----波形光滑对称----不能开机调整。原理为：压缩变形---前沿---恢复----后沿。2)液体阻尼波形发生器----半正弦----无二次回弹----波形较差(满足标准)-----能开机调整。原理为：变阻尼能量消耗---前沿----液压能恢复----后沿。适用于大载荷、大脉宽。3)塑性波形发生器----后峰锯齿4)气体波形发生器----梯形四.介绍几种新型试验设备1.30000m/s2冲击试验系统a)载荷:20Kgb)波形:半正弦、后峰锯齿c)峰值加速度:30000m/s2d)脉冲持续时间:30---0.5mse)台面尺寸:230×230mmf)无需基础、无二次冲击、数字式测量系统2.100000m/s2冲击试验系统(使用冲击放大、加速跌落)a)载荷:20Kgb)波形:半正弦、后峰锯齿c)峰值加速度:100000m/s2d)脉冲持续时间:30---0.2mse)台面尺寸:230×150mmf)无需基础、无二次冲击、计算机控制测量系统3.气动冲击、碰撞试验系统a)载荷:200----1000Kgb)波形:半正弦、后峰锯齿c)峰值加速度:2000m/s2d)脉冲持续时间:30---6mse)台面尺寸:1000×1500mmf)脉冲重复频率:0---80次/分g)无需基础、无二次冲击、计算机控制测量系统4.自由跌落式冲击谱试验系统a)载荷:50Kgb)最大响应加速度:50000m/s2c)兼有经典冲击d)计算机测量系统f)台面尺寸:400×500mmg)无需基础、无二次冲击5.摆锤式冲击谱试验系统a)载荷:100Kgb)最大响应加速度:100000m/s2c)台面尺寸:600×800mmd)计算机控制测量系统c)多方向6.冲击测量仪3000G冲击试验系统200—1000Kg冲击、碰撞试验系统包装运输件垂直冲击试验台包装运输件垂直冲击试验台计算控制测量一体化冲击台控制系统界面中华人民共和国依法管理的计量器具目录一、根据《中华人民共和国计量法实施细则》第六十一条、第六十三条的规定，制定本目录。二、本目录所列的各类计量器具为依法管理的范围，项目名称为：（一）计量基准：项目名称另行公布。（二）计量标准和工作计量器具；1、长度计量器具比长仪、干涉仪、稳频激光器，测长机，测长仪，工具，显微镜，读数显微镜，光学计，测量用投影仪，三坐标测量仪、球径仪样板，圆度仪，锥度测量仪，孔径测量仪，比较仪，测微仪，光学仪器检具，量块，尺，基线尺，线纹尺，光栅尺，光栅测量装置，磁尺，容栅尺，水准标尺感应同步器，测绳，卡尺、千分尺，百分表，千分表，测微计，小孔内径表，平晶，刀口尺，棱尺、平尺、测量平板，木直尺检定器，多面棱体，度盘，测角仪，分度台，分度头，准直仪，调度块，角度规，直角尺，正弦尺，方箱、水平仪、象限仪，直角尺检定仪，水平仪检定器、塞规，卡规、环规，圆椎套规，塞尺，半径样板，螺纹量规，螺纹样板，三针，粗糙度样板，粗糙度测量显微镜，表面轮廓仪，齿轮渐开检查仪，齿轮周节检查仪，齿轮基节检查仪，齿轮啮合检查仪，齿轮径向跳动检查仪，齿轮螺旋线检查仪，齿轮公线检查仪，正切齿厚规，万能测齿仪，齿轮参数综合测量仪，齿轮渐开线样板，齿轮螺旋线样板，丝杠检查仪，经纬仪，水准仪，平板仪，测高仪，高度表，测距仪，测厚仪，刀具检查仪，轴承检查仪，面积计，皮革面积板。2、热学计量器具热点偶，热电阻，温度灯，温度计，高温计，辐射感温器，体温计，温度计检定装置，电子电位差计，电子平衡电桥，高温毫伏计，比率计、温度指示调节仪，温度变送器，温度自动控制仪，温度巡回检测仪，测温电桥，热量计，比热装置，热物性测定装置，热流计，热象仪。3、力学计量器具砝码，天平，秤、定量包装机，称重传感器，轨道衡，检衡车，台秤检定器，量器，量提，注射器，计量罐，计量罐车，加油机，售油器，容重器，密度计，酒精计，乳汁计，糖量计，盐量计，压力计，压力真空计，气压计，微压计，眼压计，血压计，压力表，压力真空表，微压表，压力变送器，压力传感器，压力表校验仪，血压计检定器，真空计，流量计，水表，煤气表，明渠流量测量仪，流速计，流量二次仪表，流量变送器，流量检定装置，标准体积管，水表检定装置，硬度块，压头，硬度计，测力机，测力计算、，扭拒机，扭拒计，拉力表，力传感器，冲击试验机，疲劳试验机，拉力试验机，压力试验机，弯曲试验机、万能材料试验机，抗折试验机，无损检测仪，杯突试验机，扭转试验机，高温蠕变