冲击响应谱
冲击响应谱控制系统的开发
第６ 期
刘洪英等：冲击响应谱控制系统的开发
面的冲击响应信号经 Ａ Ｄ转换后传 回； ／ ４ ）计算 冲击响应谱 ， 与参考谱 比较 ， 进行 冲击 响
波形计算 的冲击响应谱值满足试验规范的要求。 由于 Ａ 值对冲击谱值影响最大－ ， ６ 因此在计算 ，
冲击 响应谱值与规范谱值作 比较时 ， 主要修 正 Ａ 值。 应谱修正 ， 发出下一组信号 ； ５ ）驱动信号能够从小量级开始 ， ３Ｂ上升一级 根据冲击响应谱修 正方 法进行加 速度时域波形合成 每 ｄ 时， 只是单纯考虑了冲击响应谱值满足规范值要求 ， 而 发出； ６ ）具有管理参数文件和试 验文件及实验试验文 对应的时域波形的最大加速度值很可能超过振动台的 最大许可值 ， 因此必须 同时结合修正 ｔ 值对加 速度时 件打印的功能 。 域进行优化。为了实现修正时域波形和实现限制加速 ３３ 系统的组成 ． 在进行算法研究 时将 冲击响应谱修正 本系统 由参数设置 、 时域合成、 试验、 数据管理 、 打 度峰值 的目的， 和时域波形修正很 好地结合起来 ， 开始 时域波形合成 印五部分组成 。 时就同时修正 Ａ 值和 ｔ 值 ， 拥 以后在每一试验量级上都 １ ）参数设置 值和 ｔ 值进行修正， 如果有必要还将对波形数目 在试验规范设置对话框 中， 以设置试验规范 以 可 对Ａ 及动圈加速度峰值限制参数。当各参数设置确定后 ， 进行 修正 。 进行时域合成时结合设备加速度峰值 限制进行时域和 ３ ）试 验 根据试验规范合成一个满意 的时域波形 以后， 就 谱优化 计算 出实现该规范谱 的时域信号作为下 一步 试验的驱动信号。这一功能可以在根据规范谱合成时 可以以此为驱动信号 ， 先将驱动信号转化为一个小量 在小量级下 均衡 ， 均衡完成后 ， 逐步将量级升 域波形时就预估所使用设备的能力是 否能实现所要做 级信号 ， 的试验规范 ， 这对合理使用设备 、 正确指导试验有很大 至试验量级， 通常设五个 预置量级 ， 一 ２Ｂ 一 ｄ ， 即 １ｄ ， ９Ｂ 的帮助 。 ６ Ｂ 一 ｄ ，ｄ 。为了做到对冲击 响应谱 的有效控 ｄ ， ３Ｂ０Ｂ ２ ）时域合成 制， 在每一个量级上都要对驱动信号进行修正 ， 而不是 合成时域波形有多种方法 ， 电动振动 台模拟爆 简单意义上的量级递增。 用 炸冲击环境 ， 波形需满足初 始和最终速度 、 位移为零 的 ４ ）数据管理 条件［ ， ４ 本研究采用合成小波法 （ Ｖ Ｙ ） ］ ＷＡ Ｓ Ｎ 进行时域 程序具有保存 参数文件 和试 验结果文件 的功能 ， 波形的合成及优化。 实现了试验数据文件 的存贮和回放。 该法采用的基本波形用下列式子表示 － ： ５ ］ ５ ）打印
液体火箭发动机冲击响应谱分析计算方法
为 x ( t) . 一般情况下 , 冲击加速度的测量比较容易 实现 , 因此当基础受到加速度作用时 , 质量块 m 的 运动方程可表示为
mx + cx + kx = ku ( t) + cu ( t)
.. . ..
( 1)
. 因此了解发动机工作状态下的
冲击特性 ,制定相应的抗冲击策略 , 直接关系到全 箭的结构可靠性 . 冲击响应谱在结构分析方面的用 途主要用来衡量冲击作用的效果 ,估计冲击对结构 的损伤势 [ 3 ] . 根据冲击响应谱 , 可以计算在特定冲 击作用下发动机结构零件的强度和发动机自身的 安全性 . 某新型大推力液体火箭发动机在地面试验 过程中 ,测得了全程段的时域数据 , 因测试软件功 能所限 ,不能进行冲击响应谱分析 . 基于此 ,文中从 冲击响应谱概念着手 , 基于 Matlab 软件包开发了 冲击响应谱分析软件 , 力图快速 、 方便的对液体火 箭发动机地面试验数据进行冲击响应谱分析 ,为地 面试验数据的深入分析提供辅助手段 .
3 发动机地面试验冲击响应谱计算
在对某型液体火箭发动机多次地面试验时域 数据进行分析时 ,发现燃气发生器点火时所测的冲 击响应均较大 . 考虑到发动机自身的安全性 , 以及 该启动冲击对全箭结构的影响 ,有必要对发生器启 动冲击进行冲击响应谱分析 . 因发动机地面试验数据采集软件功能所限 ,不 能进行冲击响应谱分析 ,因此地面试验结束后对所 采集的时域数据利用文中开发的 Vibsr s 冲击响应 谱分析软件进行计算 ,所得计算结果导出为 t xt 文 文中件供深入分析地面试验数据时参考 . 考虑到篇 幅所限 ,只给出燃气发生器上一个三向加速度传感 器所测的发生器启动时的冲击响应谱分析结果 . 图 3～5 分别为轴向 、 径向 、 切向加速度传感器所测的 冲击响应及利用 Vibsr s 计算得到的最大冲击响应 谱 . 计算过程中时间范围根据冲击响应的时域图形 给定 ,频率范围选择为 0. 1 ～ 10 k Hz , 其他选项采
根据冲击响应谱_SRS_确定产品冲击脆值新概念
根据冲击响应谱(SRS )确定产品冲击脆值新概念宋宝丰(株洲工学院湖南株洲 412008)[摘要] 实践证明,缓冲设计五步法存在保守因素,尤其在确定产品冲击脆值时更为突出,最终致使包装结构为过度包装。
现提出根据实际输入激励下冲击响应谱(SRS )确定新的产品冲击脆值概念,此概念可为缓冲包装设计克服上述弊端提供一个可行方法。
关键词:冲击响应谱;缓冲包装设计;产品冲击脆值中图分类号:TB487 文献标识码:B 文章编号:1001-3563(2004)01-0016-02The N e w Concept of Determining Product Shock Fragility B asedon Shock R esponse Spectra (SRS)SON G Bao -feng(Zhuzhou Institute of Technology ,Zhuzhou 412008,China )Abstract :It was demonstrated that cushioning design 5steps method has some conservative factors ,especially when used to decide the product shock fragility and led to overpackaging at last.The new concept of product Shock fragility determined by shock response spectra (SRS )according to practical input impulses was put forward and this concept can provide an available approach to overcome the malady.K ey w ords :SRS ;Cushioning packaging design ;Product shock fragility收稿日期:2003-12-04作者简介:宋宝丰(1940-),上海人,硕士,株洲工学院教授,主要研究方向为运输包装及结构设计等。
振动试验分类(正弦 随机 冲击 冲击响应谱 随机加随机 路谱仿真 瞬态冲击 振动台振动试验)
振动试验分类北京西科远洋机电设备有限公司 Jeff.jiang振动试验根据模拟振动环境的不同输出不同的激励波形，根据激励波形的不同振动试验可分为：1.正弦扫频试验正弦试验是最早的振动试验，传统的扫频正弦试验通过改变信号的频率、相位和幅值来实现。
正弦试验通过正弦信号发生器改变信号的频率和幅值，控制试件在频率范围内按要求振动。
正弦扫频试验在研究结构的共振峰特性时是尤为有效的。
结构共振点上会激发出很高的响应，在共振点实行定频振动，是疲劳试验的有效手段。
美国迪飞DP SignalStar 与 北京西科 Standard 2x 正弦试验的最重要特点是使用跟踪滤波器技术，使用固定的或者比例带宽的高品质数字跟踪滤波器可以确保在存在环境噪声的情况下仍然能精确地测量和控制正弦试验。
2.谐振搜索和驻留试验谐振搜索和驻留试验，首先通过正弦扫频获取评估谐振特征的传递函数，输入频率范围、幅值阈值和最低Q值(尖锐度)参数用于判断哪些模态会被评估为谐振峰。
谐振搜索和驻留在很多机械结构的疲劳试验中非常有效。
谐振搜索和驻留自动侦测谐振峰的偏移，并自动调整正弦激励信号的频率来跟踪谐振峰的偏移。
跟踪驻留试验在高周期关键部件如涡轮机叶片和汽车曲轴的疲劳试验中非常常见。
美国迪飞DP SignalStar 与 北京西科 Standard 2x谐振搜索和驻留主要集中在结构疲劳试验上。
疲劳试验中会自动跟踪谐振峰的偏移来驻留激励，同时可以限制幅值和频率的偏离度来终止试验。
3.多正弦试验疲劳试验时，如汽车厂商的发动机部件试验，多个频率的正弦同步扫频可以大大减少试验时间。
在德国汽车制造商组织的推动下，该方法目前正越来越广泛地为其他谐波试验所应用。
依据一家知名的德国汽车制造商的要求。
多频率正弦试验已经发展为汽车发动机组件可靠性试验的一个重要方法。
这一试验方法的目的是在不影响试验效果的前提下降低试验时间和开发成本。
DP的SignalStar多频率正弦控制软件减少了试验时间，且不牺牲试验控制精度和试验效果。
冲击响应谱试验技术
专题讲座冲击响应谱试验技术西北工业大学航天学院吴斌2009年4月20日目录1 冲击响应谱概述 (2)1.1 引言 (2)1.2 冲击响应谱的定义 (3)1.3 冲击响应谱的特点及用途 (8)1.3.1 冲击响应谱的坐标系 (8)1.3.2 冲击响应谱特点分析 (9)1.3.3 冲击响应谱的用途 (10)1.4 冲击试验的等效损伤原则 (11)1.4.1 根据冲击响应谱进行试验确定 (11)1.4.2 等效损伤原则 (13)2 冲击响应谱的算法 (16)2.1冲击响应谱数字分析中的参数选择 (18)2.2 不同Q值间冲击响应谱的转换 (19)3 冲击试验规范 (21)4 冲击响应谱的试验方法 (24)4.1 振动台模拟 (25)4.2 机械式撞击试验装置 (26)4.2.1固定谐振频率试验装置 (27)4.2.2可调谐式试验装置 (28)4.2.3用跌落式冲击台进行冲击响应谱试验 (28)4.2.4水平摆锤式冲击响应谱试验机 (30)1 冲击响应谱概述1.1引言航空、航天、电子等行业产品在生产、运输等过程中存在着各种冲击，而这对产品的质量和可靠性有着很大的负面影响。
为了解决这一问题，在此基础上产生并发展起了冲击试验。
经过一百多年的发展，冲击试验技术已经相当成熟了，它也在国防、民生等行业发挥着不可替代的作用。
然而传统的冲击试验，主要是以简单脉冲产生的冲击效果来模拟实际的冲击环境，这种方法有很大的局限性，有被冲击响应谱规范试验技术所代替的趋势。
这主要表现在冲击响应谱较传统的冲击规范有如下几种合理性和优势：1)研究冲击的目的不是研究冲击波形本身，而更注重的是冲击作用于系统的效果，或者说研究冲击运动对系统的损伤势。
而用冲击的时间历程来描述损伤势不但困难，而且有时会得出错误的结论。
而冲击响应谱规范则能很好的避免这样的错误；2)传统的冲击规范严格规定脉冲的类型，而相应谱规范则对冲击脉冲的类型和产生冲击的方法不做严格要求，因此做实验的灵活性增大；3)冲击响应谱是响应等效的，对产品的作用效果也等效，因此冲击响应谱模拟比规定冲击脉冲来模拟更接近实际冲击环境；4)对于工程设计人员来说，通过冲击响应谱的分析，可以对设备各部件所承受的最大动力载荷能够有比较准确的把握，从而预测出冲击潜在的破坏；同时还能提供给工程设计人员一个比较灵活的技术，以确保试验的可重复性。
Sec10_SRS.冲击谱分析
具有n个自由度
=
……
f1 f2
f3
fm-1 fm
只需要m个单自由度弹簧振子
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8
f2 f1
2
)
1
=
20 log10 (3000 / 40) log2 (2000 / 100)
= 8.677dB / Oct
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SEC 10 冲击谱响应分析
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振动分类—按载荷形式和响应类型 Classification of vibration
响应谱的编制
具有特定阻尼比和固有频率 SDOF systems
u3(t) u3max t
UB=Tower Response
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3
冲击谱响应分析的两个阶段
⚫ 冲击响应谱分析的整个过程可以分为两个阶段 一、冲击谱编制
‒ 这是总体部门的工作 ‒ 通过瞬态分析进行冲击谱的编制，并作为设备部分分析的输入
冲激响应谱
应用实例
为了得到了一个连续结构（比如说是板或者桥梁） 为了得到了一个连续结构（比如说是板或者桥梁） 在冲击下的时域响应，工件要在这个环境下工作， 在冲击下的时域响应，工件要在这个环境下工作， 通过冲击响应谱的频域来控制振动台实现这个环 境。 试验目的:寻找一种指标，可以代替脆值来评价产 试验目的:寻找一种指标， 品的破损。一些文献中说到可以用SRS SRS代替产品的 品的破损。一些文献中说到可以用SRS代替产品的 冲击脆值。 冲击脆值。 该试验归结为模拟环境的冲击响应谱， 该试验归结为模拟环境的冲击响应谱，而得到的 值是能表征产品特性的。这在理论上可行. 值是能表征产品特性的。这在理论上可行.
相关因素
冲击响应谱是一个假想的可变固有频率的单自由 度机械系统， 度机械系统，在某冲击波形作用下的最大冲击响 它是这个假想系统固有频率的函数。 应.它是这个假想系统固有频率的函数。 冲击谱不仅和冲击波形有关，也和系统的固有频 冲击谱不仅和冲击波形有关， 率和阻尼有关; 率和阻尼有关; 做冲击试验时,如果用加速计测量关键部件,例如: 做冲击试验时,如果用加速计测量关键部件,例如: 洗衣机某部件,通过测回来的波形,进行分析计算, 洗衣机某部件,通过测回来的波形,进行分析计算, 得出这个部件的冲击响应谱. 得出这个部件的冲击响应谱.可以用冲击响应谱代 替冲击脆值来描述. 替冲击脆值来描述.
对参数进行修正,包括高度,重量,速度等. 对参数进行修正,包括高度,重量,速度等.
ETC 2-容差带 和相关修正
容差带
修正高度和作用时间 还包括其它修 正值和容差带。 正值和容差带
经典波形参数设置
选择经典的波形，设置阻尼系数(0.05),选择通道（ 选择经典的波形，设置阻尼系数(0.05),选择通道（通 ),选择通道 ），滤波方式 半正弦）和频率（5000赫兹），加 滤波方式（ 赫兹）， 道4），滤波方式（半正弦）和频率（5000赫兹），加 速度（163G），作用时间（ 毫秒） ），作用时间 速度（163G），作用时间（2毫秒）以及容差范围 15%）之后再选择SRS,即可以跟经典波形作对比。 SRS,即可以跟经典波形作对比 （±15%）之后再选择SRS,即可以跟经典波形作对比。
冲击响应谱试验依据标准
冲击响应谱试验依据标准冲击响应谱试验是一种常用的结构动力学试验方法，用于评估结构在地震、爆炸等冲击载荷下的响应能力。
冲击响应谱试验依据标准主要包括试验方法、试验设备和试验要求等方面的规定。
本文将对冲击响应谱试验依据标准进行详细介绍。
冲击响应谱试验依据标准主要包括以下几个方面的内容。
首先是试验方法的规定。
试验方法是冲击响应谱试验的基本规程，包括试验的目的、试验的基本原理、试验的步骤和试验的数据处理等内容。
试验方法的规定旨在确保试验能够科学、准确地进行，从而得到可靠的试验结果。
其次是试验设备的规定。
试验设备是进行冲击响应谱试验所必需的设备和仪器，包括冲击台、振动台、传感器等。
试验设备的规定主要包括设备的要求、设备的安装和调试、设备的使用和维护等内容。
试验设备的规定旨在确保试验设备能够满足试验要求，保证试验的可靠性和准确性。
再次是试验要求的规定。
试验要求是对冲击响应谱试验所需满足的条件和要求进行规定，包括试验样品的选择、试验载荷的确定、试验环境的控制等。
试验要求的规定旨在确保试验能够真实地模拟实际工作环境，得到可靠的试验结果。
最后是试验结果的处理和评价。
试验结果的处理和评价是对试验数据进行分析和判断，得出结论和评价结构的响应能力。
试验结果的处理和评价主要包括数据处理方法、结果分析和结论评价等内容。
试验结果的处理和评价旨在为结构设计和改进提供科学依据。
冲击响应谱试验依据标准是对冲击响应谱试验进行规范和指导的重要依据，对于提高结构抗震能力，保障结构安全具有重要意义。
在进行冲击响应谱试验时，需要严格按照标准进行操作，确保试验结果的准确性和可靠性。
同时，还需要根据实际情况进行合理的选择和调整，以满足具体的试验要求。
总之，冲击响应谱试验依据标准是进行冲击响应谱试验所必需的规范和指导文件。
只有严格按照标准进行操作，才能得到可靠的试验结果，并为结构设计和改进提供科学依据。
因此，在进行冲击响应谱试验时，必须充分理解和遵守相关标准，确保试验能够顺利进行，取得满意的效果。
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冲击响应谱
1简介
冲击响应谱通常简称“冲击谱”，它是工程中广泛应用的一个重要概念。
国家电工委员会（IEC）、国家标准化组织(ISO)所属的技术委员会以及我国的国家标准，都已经把冲击谱作为规定冲击环境的方法之一。
因此，冲击谱是对设备实施抗冲击设计的分析基础，也是控制产品冲击环境模拟实验的基本参数。
2冲击谱详解
所谓冲击谱，是将冲击源施加于一系列线性、单自由度质量-弹簧系统时，将各单自由度系统的响应运动中的最大响应值，作为对应于系统固有频率的函数而绘制的曲线，即称为冲击谱。
由定义可知，冲击谱是单自由度系统受冲击作用后所产生的响应运动在频域中的特性描述。
它不同于冲击源的傅里叶频谱，其区别在于：傅里叶频谱仅仅研究冲击源本身在频域中的能量分布属性，只是冲击源函数在频域中的展开，它不涉及任何一个要研究的机械系统的响应。
虽然冲击频谱与傅里叶频谱两者都是频率的函数，但有着明显的区别。
换言之，冲击谱是一系列固有频率不同的单自由度线性系统受同一冲击激励响应的总结果。
产品受冲击作用，其冲击响应的最大值意味着产品出现最大应力，即试验样品有最大的变形。
因此，冲击响应的最大加速度Amax与产品受冲击作用造成的损伤及故障产生的原因直接相关，由此引出了最大冲击响应谱。
3最大冲击响应谱又可以作如下细分
1.正初始冲击响应谱（+I）是指激励脉冲持续时间内，一系列被激励单自由度系统与激励脉冲同方向上出现的最大响应值。
Amax(+I)与相应系统的固有频率fn的关系曲线。
2.正残余冲击响应谱（+R）是指激励脉冲持续时间结束后，一系列被激单自由度系统与激励脉冲同方向上出现的最大响应值Amax（+R）与相应系统的固有频率fn的关系曲线。
3.负初始冲击响应谱（-I）是指激励脉冲持续时间内，一系列被激励单自由度系统与激励脉冲反方向上出现的最大值Amax（-I）与相应的系统固有频率fn的关系曲线。
4.负残余冲击响应谱(-R)是指激励脉冲持续时间结束后，一系列被激单自由度系统与激励脉冲反方向上出现的最大值Amax（-R）与相应的系统固有频率fn的关系曲线。
冲击响应谱反映的是环境特性，根据分析冲击响应谱，可以为设计产品的抗冲击能力提供依据。
要获取冲击响应谱，首先要采集环境冲击的时域信号，然后再通过软件进行分析，获取冲击响应谱。
国内外都有相应的系统可以完成这个工作。
比如国内的INTEST（英泰斯特）,提供了冲击加速度时域采集、频域分析、冲击响应谱分析等多种功能，还可以在软件中生成标准脉冲的、归一化后的冲击响应谱，为工程应用提供最直接的解决方案。
4冲击响应谱技术参数
冲击响应谱试验机是用来衡量冲击运动对电工电子产品作用力的大小，考核试品在冲击环境下功能的适应性和结构完好性。
产品特点：
摆锤式结构。
plc控制预设能量自动冲击无二次冲击。
冲击能量无级可调。
计算机测量同时采集时域、频域冲击波形
结合式程序调节器，低频能量调节方便。
经典波形冲击与响应谱的等效
请教一下经典波形冲击如果想采用响应谱冲击等效，响应谱的拐点和平直段g值如何确定？半正弦波的响应谱最大峰值约1.8倍a，后面平直段约1倍a，响应谱平直段通常应该取多少？
例如要将一个1000g，0.5ms的半正弦冲击转换成近似等效的响应谱如何转换？
多谢了
冲击试验的历史是从半正弦冲击试验开始的，因为最简单的跌落式冲击试验的波形就近似于半正弦波。
后来发现（最早是技术比较发达的美国开始）这种试验对于不同的自振频率的试验件不公平，就像LZ描述的那样，最高的1.8倍a。
于是就从美国开始，（开始于美军标MIL-STD-810D）作为通用的冲击试验标准，建议代替用了多年的半正弦波，而建议采用后段完全平直的冲击谱试验，以达到对于不同频率的试件不偏不倚的目的。
现在LZ要用较难做到的冲击谱去模拟很容易做到的但对各个频率试验件不公平的半正弦波，完全不知道是何意？
我们现在有响应谱冲击台和跌落式冲击台，但是跌落式冲击台只能做到600g，大于1ms；所以想将大g值，窄脉宽的经典脉冲转为响应谱进行试验
你可以先作出1000g 0.5ms半正弦波的冲击谱，再去近似模拟。
我知道半正弦波对应的响应谱，但是转换成通常的先正斜率，再平直段的响应谱时，拐点和平直段取值如何确定？半正弦的响应谱峰值为1.8a，后面降至1a，如果我取平直段1.8a则对产品来说过实验比较多，如果取1a 则欠试验较多，中值如何取？另外拐点频率如何确定？
这是一个折衷的问题，没有十全十美的方法。
应该考虑你的试验件的情况定。
1000g 0.5ms的半正弦，响应谱最高点的频率约800Hz，300~2500Hz区间高于1000g，如果选交越点300Hz，冲击谱值1000g，这种情况，对300~2500频段呈欠试验，在此频段以外正合适。
如果选交越点400Hz，谱值约1250g，则对400以下合适，400~1800Hz欠试，1800Hz以上过试。
也可能有别的办法。
看你的试验件的频率落在哪个范围内定吧。
重要的是有关各方都要认可。
按照您提供的标准化冲击谱图，对于1000g,0.5ms的半正弦冲击，响应谱最高点的频率不是应该是
0.8*1000/0.5=1600HZ吗？
好像是800HZ
那我算错了吗？我是照着您给的那个图算的
今天看《冲击响应谱的规律》李蓓蓓这篇文章时，文中提到了对于经典的半正弦与方波两种冲击波形，它们的冲击响应谱上主要点的近似计算，里面提到计算的冲击响应谱（这个好理解，很多有限元软件就可以把一个冲击波形的冲击响应谱直接画出来）和实际的冲击响应谱（这个不知道指的是什么呢？产品实际的冲击响应不是时域的信号么，是对这个进行什么变换得到这个响应谱呢？不理解）
图中实线为估计的冲击响应谱曲线 ,虚线为实际的冲击响应谱曲线 ,两者基本拟合
图中实线是计算得到的，虚线是实际的，是不是我理解错了，它的这个实际是理论解而实线的是近似求得的？
望大仙指教！
冲击响应谱是频域信号，不是时域。
冲击响应谱是固有频率的函数，当然是时域的了，我说的是产品实际的冲击响应是时域的信号。