关于冲击响应谱

经过包装专业同学语重心长但半生不熟的指导,我终于决定自己去看论文。

记录一下学习过程。


概念部分

假定把所研究的冲击力加给一个线性无阻尼单自由度的振动系统,把这个系统运动的最大加速度值对系统固有频率的函数叫做该冲击的 冲击响应谱

也就是说,它将冲击力加给一系列固有频率不同的系统,横纵轴分别为系统固有频率和系统受冲击后在时域上的最大加速度值(即最大响应值,理论上为无阻尼系统,实际加速度值会小于谱中给出的值)。冲击响应谱用系统对冲击载荷的响应来描述冲击。但由于其只记录最大响应,因此不包含冲击与响应间的相位信息

【此处插播一个别的概念:冲击谱函数是指冲击信号本身的频谱, 描述的是冲击信号本身的特性, 是以傅立叶积分分析得到的,与冲击响应谱截然不同。】

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响应谱分析计算,最后加以合成,即可得到整个系统的冲击响应谱。

冲击响应谱按响应峰值取法可以分为初始冲击谱 剩余冲击谱 ,分别是冲击力作用期间系统的冲击响应和作用后系统的响应。

冲击响应谱计算中的参数一般可按下列推荐值选取:

1)系统的固有圆频率Xn可在工程有意义的频带上按1/6 倍频程或更小间隔取值;

2)系统的阻尼比可根据产品的阻尼特性选定,一般取0.05。


计算部分

根据冲击响应谱的概念, 只要用冲击激励一系列弹簧/质量系统, 并通过附着在系统上的加速度计测量其响应, 以弹簧/质量系统的固有频率为横坐标, 以系统相应的最大幅值为纵坐标, 即得出该冲击激励的冲击响应谱。但在实际中, 这种试验方法是很难实现的。因此, 一般采用计算方法获取冲击响应谱(对理论性脉冲来说)

.在制作冲击谱时, 常常忽略阻尼的影响, 因为结构系统出现最大变形之前, 阻尼尚未发挥出消耗能量的作用, 而忽略阻尼虽然会带来一定误差, 但可以简化计算过程并可以得到一个安全系数。


具体到项目来说,通过冲击响应谱得到产品脆值,看了下论文,但包装件在跌落过程中, 其冲击波形并非矩形波形,而更接近于半正弦波形,因此用矩形波冲击测出的产品脆值显得过于保守,从而造成过度包装,不符合现代包装要求。也就是说,软件中应模拟半正弦波比较合适。

计算正弦激励产生的响应的微分方程及使人感到复杂的公式先扔在一边,总之结果可以得到响应加速度的表达式,根据表达式将系统固有频率(固有频率是产品经过一定缓冲包装后固有的特性)作为变量可以得到不同的响应曲线,曲线中择出最大响应加速度y_{max} ,不同固有频率作为横坐标,对应y_{max} 为纵坐标,绘制曲线即冲击响应谱,也就是现在的短期目标!

算了,工作环境暂定LabVIEW,去学习一下这个软件(不是我为什么要用这种工程软件啊QAQ)

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