随着产品抗冲击要求的不断提升，很多产品在出厂前会进行脆值测试，以检验产品对外力的承受能力。所谓脆值，其实就是产品不发生物理损伤或功能失效所能承受的最大加速度值。通常用临界加速度与重力加速度的比值来表示。它是缓冲垫设计和产品改进设计的主要依据。对于不同的产品，它的脆值各不相同；即使是同类产品，由于质量、形状、性能上存在差异，那么产品的脆值也不相同。确定脆值的方法有试验法、经验估算法和数值分析法，其中试验法是最主要且是最可靠的方法。常用的试验方法有：冲击试验机法和缓冲跌落法。脆值测试也称为损坏边界测试，通过该测试可确定波形、临界速度、临界加速度围成的损坏边界曲线。
本文将以VENZO 600系列冲击测量仪的损坏边界测试模块为基础，对产品的脆值测试进行一个深入的介绍，让大家对损坏边界分析有一个比较全面的了解，并在日常工作中能更加熟练地使用它。
PART 1 损坏边界测试系统
（1）冲击试验机
冲击试验机用于包装件的冲击测试，通过采用气压、液压或缓冲材料等形式，产生需要的冲击脉冲。
（2）加速度测试系统
加速度测试系统由加速度传感器、冲击测量仪和冲击测量分析软件组成。冲击测量分析软件可显示并记录加速度的时间历程、速度变化量、脉冲持续时间等参数。
VENZO 600系列冲击测量仪配合冲击传感器，可实时采集并显示冲击试验机临界试验的加速度、速度变化量、脉冲宽度等参数，结合软件的损坏边界分析功能，可对产品进行脆值测试，可为缓冲垫的设计提供数据支持。系统连接如下图所示。
PART 2 损坏边界测试原理
VENZO 600系列冲击测量仪，配合冲击试验机，按预定的状态将试验样品用夹具固定在试验台上，用预定的冲击脉冲波形对试验样品进行试验强度逐渐增强的冲击试验，直至产品损坏。最终可得出损坏边界曲线，如下图：
PART 3 损坏边界测试中的重要参量和曲线
（1）临界加速度（ac）
产品受到冲击时，即将发生损坏时的最大加速度。对于不同的冲击方向，同一产品通常有不同的临界加速度。
（2）临界速度（vc）
产品受到冲击时，即将发生损坏时的速度变化，对于不同的冲击方向，同一产品通常有不同的临界速度。
（3）冲击速度变化的确定方法
可用积分方法确定半正弦波及梯形波冲击脉冲的冲击速度变化。在脉冲波形上可以看出，加速度离开时间X轴经过一段时间后又回到X轴，将这段曲线下面的区域进行积分，其积分值即为冲击速度变化值，下图分别为半正弦冲击和梯形冲击的脉冲曲线。
（4）损坏边界的确定方法
产品对冲击的灵敏性取决于冲击脉冲的三个参量：冲击脉冲的波形、冲击速度变化和冲击脉冲的最大加速度。对于一个给定的产品，这三个参数关系可在损坏边界中表示（见下图）。
如果冲击脉冲的峰值加速度和速度变化落在阴影区域内，产品就发生损坏。对于大多数产品来说，在每个不同的冲击方向，其损坏边界是不同的。
在测定临界速度试验时，对试验样品进行半正弦波冲击试验。1—7次冲击是在同时增加跌落高度和加速度值时进行的。如在第七次冲击时，产品发生了损坏。在第六次与第七次冲击值中间画出垂直的临界速度线。
在测定临界加速度时，利用梯形冲击脉冲对另外一个试验样品进行试验。冲击速度大于临界速度的2倍。逐渐增加冲击加速度值。如在第十四次冲击时试验样品发生了损坏。在第十三次与第十四次冲击值中间画出水平的临界加速度线。
VENZO 600系列冲击测量分析软件中，可根据损坏边界测试中实测的加速度和速度变化量，自动计算出临界加速度和临界速度，拟合出损坏边界曲线，且可回放每一帧冲击曲线，如下图所示。
PART 4 典型损坏边界测试流程
（1）根据试验目的及有关标准或规定准备试验样品。
（2）按GB/T 4857.2（运输包装件温湿度调节处理）的要求选定一种条件对试验样品进行温湿度预处理。试验应在与预处理相同的温湿度条件下进行。如果达不到预处理条件，则必须在试验样品离开预处理条件5min之内开始试验。
（3）应用夹具将试验样品按预定状态固定在试验台上，保证在试验过程中夹具及试验样品不脱离试验台面。夹具应坚固，夹具与试验样品接触部分的形状及位置应与试验样品所代表的产品在实际运输中所受到的支承相一致。并避免作用在试验样品上的冲击脉冲失真。加速度传感器应牢固地安装在样品的基础部分或夹具上，或靠近夹具的试验台面上。
（4）临界速度冲击试验：
①调节试验设备，使冲击脉冲产生低于产品预期临界速度的速度变化。冲击速度变化量由前述方法计算，可以通过由小到大的一系列跌落高度的冲击试验，逐渐增加冲击速度变化量，直至产品破损。其脉冲波形可以是半正弦波，也可以是其他波形，但脉冲持续时间应不大于3ms（如取2ms），其最大加速度应超过预计的临界加速度。如果试验样品为刚性较大的小型产品时，其脉冲持续时间应适当减小。
②进行一次冲击试验，检查或测试样品的功能，确定样品是否损坏。如果损坏，是否是由于冲击造成的。
③如果没有发生损坏，增加冲击试验机的跌落高度，使其产生较大的速度变化，重复进行冲击试验。速度变化所增加的幅度，应根据产品的特点决定。对于一般的产品，每次可增加0.15m/s，但对于比较贵重的产品，速度变化增加的幅度应适当减少。
④重复②和③的试验步骤，逐渐增加速度变化直至产品发生损坏。取样品未损坏的最后一次试验值和发生损坏的试验值的平均值作为临界速度值。但也可以根据不同的试验目的，将样品未损坏的最后一次试验值作为临界速度值。
（5）临界加速度冲击试验：
①选定一个跌落高度，使其冲击速度变化大于1.57Vc，最好为2Vc以上；然后保持该跌落高度不变（即保持速度变化量不变）。调整试验设备使其产生梯形波冲击脉冲，曲线上升及下降时间应小于1.8ms。调整脉冲程序装置，使冲击加速度值应低于预计的产品损坏加速度值。
②进行一次冲击试验。检查或测试样品的功能，确定样品是否损坏。如果损坏，是否是由于冲击造成的。
③如果没有损坏，调整脉冲程序装置，使冲击试验机获得更大的加速度值，并核实冲击速度变化是否符合①的要求。加速度增加的幅度，应根据产品本身的特点决定。
④重复①和③的试验步骤，逐渐增加冲击加速度值直至样品发生损坏。取样品未损坏的最后一次试验值和发生损坏的试验值的平均值作为该试验样品的临界加速度值。也可以根据不同的试验目的将样品未损坏的最后一次试验值作为临界加速度值。
