振動(dòng)沖擊試驗(yàn)方法與技術(shù)-沖擊試驗(yàn)

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1、振動(dòng)沖擊試驗(yàn)方法與技術(shù)-沖擊試驗(yàn)編輯：國(guó)家信息技術(shù)國(guó)檢中心沖擊試驗(yàn)18.1試驗(yàn)?zāi)康?、影響機(jī)理、失效模式產(chǎn)品在使用和運(yùn)輸過(guò)程中所經(jīng)受到的沖擊主要是由于車輛的緊急制動(dòng)和撞擊、飛機(jī)的空投和墜撞（緊急迫降）、炮火的發(fā)射、化學(xué)能和核能的爆炸、導(dǎo)彈和高性能武器的點(diǎn)火分離和再入等所產(chǎn)生的沖擊。沖擊就是在一個(gè)相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)將一高量級(jí)的輸入脈沖力施加到產(chǎn)品上。沖擊是一處很復(fù)雜的物理過(guò)程，與隨機(jī)振動(dòng)一樣，它具有連續(xù)的頻譜，但又是一個(gè)瞬變過(guò)程，不具備穩(wěn)態(tài)隨機(jī)的條件。產(chǎn)品受沖擊后，其機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)要發(fā)生突變并將產(chǎn)生瞬態(tài)沖擊響應(yīng)。產(chǎn)品對(duì)機(jī)械沖擊環(huán)境的響應(yīng)具有以下特征：高頻振蕩、短

2、持續(xù)時(shí)間、明顯的初始上升時(shí)間和高量級(jí)的正負(fù)峰值。機(jī)械沖擊的峰值響應(yīng)一般可用一個(gè)隨時(shí)間遞減的指數(shù)函數(shù)包絡(luò)。對(duì)于具有復(fù)雜多模態(tài)特性的產(chǎn)品，其沖擊響應(yīng)包括以下兩種頻率響應(yīng)分量：施加在產(chǎn)品上的外部激勵(lì)環(huán)境的強(qiáng)迫頻率響應(yīng)分量和在激勵(lì)施加期間或之后產(chǎn)品的固有頻率響應(yīng)分量。從物理概念上講，產(chǎn)品受沖擊（即瞬態(tài)激勵(lì)）后所產(chǎn)生的沖擊響應(yīng)的大小代表了產(chǎn)品實(shí)際所受到的沖擊強(qiáng)度。若產(chǎn)品的瞬時(shí)響應(yīng)幅值超過(guò)產(chǎn)品本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，則將導(dǎo)致產(chǎn)品破損?？梢?jiàn)產(chǎn)品受沖擊所產(chǎn)生的損壞，不同于累積損傷效應(yīng)所造成的破壞，而屬于相對(duì)于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來(lái)說(shuō)是極限應(yīng)力的峰值破壞。這種峰值破壞會(huì)造成結(jié)構(gòu)變形，安裝松動(dòng)，

3、產(chǎn)生裂紋甚至斷裂，還會(huì)使電氣連接松動(dòng)，接解不良，造成時(shí)斷時(shí)通，使產(chǎn)品工作不穩(wěn)定。這種峰值破壞還能使產(chǎn)品內(nèi)部各單元的相對(duì)位置發(fā)生變化，造成性能下降或超差，甚至?xí)_斷元器件或部件，使其無(wú)法工作。歸結(jié)起來(lái)：a)零件之間磨擦力的增加或減少，或相互干擾而引起的產(chǎn)品失效；b)產(chǎn)品絕緣強(qiáng)度變化、絕緣電阻抗下降、磁場(chǎng)和靜電場(chǎng)強(qiáng)的變化；c)產(chǎn)品電路板故障、損壞和電連接器失效；（有時(shí)，產(chǎn)品在沖擊作用下，可能使電路板上多余物遷移而導(dǎo)致短路）；d)當(dāng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或非結(jié)構(gòu)件過(guò)應(yīng)力時(shí),產(chǎn)品產(chǎn)生永久性的機(jī)械變形；e)當(dāng)超過(guò)極限強(qiáng)度時(shí),產(chǎn)品的機(jī)械零件損壞；的確f)材料的加速疲勞（低周疲勞）；g)

4、產(chǎn)品潛在的壓電效應(yīng)；h)由于晶體、陶瓷、環(huán)氧樹(shù)脂或玻璃封裝破裂造成的產(chǎn)品失效。從從上面的敘述可見(jiàn),沖擊會(huì)對(duì)整個(gè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能完好性產(chǎn)生有害影響。這種有害影響程度一般隨沖擊的量級(jí)和持續(xù)時(shí)間的增減而改變。當(dāng)沖擊持續(xù)時(shí)間與產(chǎn)品固有頻率的倒數(shù)一致或者輸入沖擊環(huán)境波形的主要頻率分量與產(chǎn)品的固有頻率一致時(shí)，會(huì)進(jìn)一增加對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能完好性的不利影響。所以，要保證產(chǎn)品具有好的抗沖擊強(qiáng)度，并在上述沖擊環(huán)境下或受上述沖擊后可靠穩(wěn)定的工作，沖擊試驗(yàn)是解決這一問(wèn)題的重要方法與手段。采用本方法評(píng)估產(chǎn)品在其壽命期經(jīng)受機(jī)械沖擊下的結(jié)構(gòu)和功能特性。這種機(jī)械一般限制在：頻率范圍不超過(guò)10,

5、000Hz，持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)于1.0sec。在大多數(shù)情況下，產(chǎn)品的主要響應(yīng)頻率不超過(guò)2000Hz，響應(yīng)的持續(xù)時(shí)間小于0.1sec。18.２現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的沖擊及描述要在試驗(yàn)室內(nèi)完全重視產(chǎn)品在實(shí)際使用和運(yùn)輸環(huán)境中所經(jīng)受到的本章18.1中描述的現(xiàn)場(chǎng)沖擊是很困難的，因?yàn)檫@些沖擊的量值變化很大，脈沖持續(xù)時(shí)間的變化范圍很寬，并且又十分復(fù)雜。圖18-1a是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)到的不連續(xù)沖擊脈沖波形，從圖中的沖擊脈沖波形可見(jiàn)，它是難以用數(shù)學(xué)摸型描述。18.３.2.2試驗(yàn)條件及其選擇沖規(guī)定標(biāo)稱（經(jīng)典）沖擊脈沖波形的沖擊試驗(yàn)方法的試驗(yàn)條件（嚴(yán)酷等級(jí)）由峰值加速度、沖擊脈沖持續(xù)時(shí)間和沖擊次數(shù)三個(gè)參數(shù)共

6、同確定。(1)試驗(yàn)條件(嚴(yán)酷等級(jí))參數(shù)a）峰值加速度（A）峰值加速度的大小能直觀的反映出施加給產(chǎn)品的沖擊力的大小。由于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)大都是線性系統(tǒng)，即使是非線性系統(tǒng)，在應(yīng)變不大的情況下，也可以看作是線性系統(tǒng)。所以，產(chǎn)品受沖擊后所產(chǎn)生的響應(yīng)加速度與激勵(lì)加速度是成比例的?？梢?jiàn)在一般情況下峰值加速度愈大，對(duì)產(chǎn)品的破壞作用愈大。b）脈沖持續(xù)時(shí)間（D）沖擊脈沖的持續(xù)時(shí)間是指加速度保持在規(guī)定峰值加速度比率上的時(shí)間間隔。沖擊脈沖持續(xù)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品的影響很復(fù)雜，它對(duì)沖擊效果的影響與被試系統(tǒng)的固有周期（T）有關(guān)。對(duì)半正弦波，當(dāng)D/T<0.3時(shí)；對(duì)梯形波，D/T<0.2時(shí)；對(duì)后峰鋸齒波，

7、D/T<0.5時(shí)。在產(chǎn)品上所造成的響應(yīng)加速度都將隨著D/T比率的增加而增加，但最大不超過(guò)激勵(lì)脈沖本身的峰值加速度。對(duì)半正弦波，當(dāng)0.3D≤D/T<3時(shí)；對(duì)梯形波，當(dāng)0.2≤D/T<10時(shí)；對(duì)后峰鋸齒波，當(dāng)0.5D/T<1.2時(shí)，在產(chǎn)品上所造成的響應(yīng)加速度都將超過(guò)激勵(lì)脈沖的峰值加速度。而且，對(duì)半正弦波在D/T＝0.8附近；對(duì)梯形波在D/T＝0.55附近；對(duì)后峰鋸齒波在D/T＝0.65附近，都將出現(xiàn)最大響應(yīng)加速度，其值分別為激勵(lì)脈沖峰值加速度的1.78倍（半正弦波）、2倍（梯形波）、1.3倍（后峰鋸齒波）。對(duì)半正弦波，當(dāng)D/T>3時(shí)；對(duì)梯形波，當(dāng)D/T>10時(shí)；對(duì)

8、后峰鋸齒波，當(dāng)D/T>1.2時(shí)，在產(chǎn)品