在产品的生产过程中,有时需要进行冲击试验,以验证其在运输、使用过程中的抗冲击性能。不同于经典冲击试验固定波形、脉宽的设定,冲击响应谱试验更侧重于冲击对产品造成的响应,因此其应用的领域愈加广泛。
VENZO 800控制器的冲击响应谱模块配合振动台,可为产品搭建控制稳定、安全可靠的冲击试验系统,帮助用户完成各种冲击响应谱试验。
PART 1 冲击响应谱概述
冲击响应谱是描述单自由度振动系统受到一定冲击作用时,响应的最大值与振动系统固有频率之间关系的曲线。冲击响应谱不是描述冲击的本身,而是描述冲击的影响。
冲击响应谱的试验条件一般以表格形式给出,如:
结合阻尼比等分析参数的设置以及小波拟合,可得到对应的冲击响应谱,如图所示。冲击响应谱曲线中,X轴表示振动系统的固有频率,Y轴表示冲击响应的最大加速度值。
我们在冲击响应谱曲线上,取两个点,分别为(10Hz,9.5g)和(2000Hz,75g)。那么这两个点的含义就是,冲击信号会对固有频率10Hz的单自由度振动系统会产生9.5g的加速度响应,而对固有频率2000Hz的单自由度振动系统会产生75g的加速度响应。
PART 2 分析参数介绍
冲击响应谱试验的设置过程中,分析参数是其中非常重要的一部分。常见的分析参数如下:
◆ 类型
冲击响应类型分为:最大绝对值,最大正值,最大负值三种。一般未特别说明,均选择默认的最大绝对值即可。
◆ 倍频分辨率
倍频分辨率定义为冲击响应谱曲线的频率间隔,一般以1/N的形式设定。常见的有1,1/3,1/6,1/12,1/24,1/48等。下图分别是1/6和1/24的倍频分辨率,显然,N越大,频率间隔越小,冲击响应谱越精密。
根据GB/T 2423.57-2008的描述,频率分辨率应根据Q值因子来选择:
当Q值因子小于或等于5时,选择1/3 oct带宽;
当Q值因子在5-25之间时,选择1/6 oct 带宽;
当Q值因子大于或等于25时,选择1/12 oct 带宽。
◆ Q值和阻尼比
Q值用于衡量共振峰的陡度,Q值越大,陡度越大。Q值和阻尼比之间有一个固定关系,就是它们的乘积始终为0.5。如果未特别说明,可以设置Q值为10。如需获取更精确的Q值,可通过振动响应检查来确定Q值。
一般来说,其它条件相同时,Q值越大,冲击响应值越大。下图分别为同一个冲击信号,Q值分别为25和5的冲击响应谱。
◆ 小波类型
可选正弦窗小波、指数窗小波、猝发随机等。一般正弦窗小波即可,如果对强部持续时间有要求,可设定Te优化。针对地震波的模拟,可选择猝发随机进行拟合。
PART 3 冲击响应谱试验的设置
冲击响应谱的设置主要分为5部分:响应谱、分析参数、小波参数、数据处理、计划表。设置过程如下:
1.响应谱
根据试验条件中的频率和加速度,在表格中输入相应的数值。同时可设置高低中断值。
注意:①谱图频率范围的低频和高频,应在振动台的范围内。②支持需要导入实测的响应谱数据。
2.分析参数
设置倍频分辨率、Q值、小波类型、小波参数等。
3.小波拟合
点击“自动优化”,查看上方加速度波形的拟合情况,如需继续拟合,可点击“单次优化”,直到曲线拟合完成。
4.数据处理
针对大位移的试验条件,可适当进行高通滤波。
5.查看限制
查看各项指标是否超出振动台的限制。
注意:这里的加速度是拟合出来的时域波形的数值,该数值和振动台的冲击加速度限制进行比较。而非冲击响应谱的最大加速度值和振动台的冲击加速度限制进行比较。
6.计划表
设置预试验和正式试验量级对应的脉冲数,正式试验一般以量级100%为准。
PART 4 冲击响应谱信号与时域信号之间的转换
■ 冲击响应谱转换成时域信号
冲击响应谱模块中,设置好冲击响应谱曲线,再设置分析参数及小波拟合,即可获得相应的时域信号。该时域信号也可导入瞬态冲击,进行冲击试验。
如某设备的抗震谱条件:
转换过程如下:
① 设置响应谱
② 设置分析参数
③ 小波拟合
④ 高通滤波
⑤ 查看限制
⑥ 导出时域信号
在窗格中,右键菜单--选择信号--勾选目标(t)。然后右键菜单--当前信号存储--文本/Excel,即可导出该时域信号。
⑦ 打开“瞬态冲击”模块,导入时域信号,即可进行相应的抗震试验。
■ 时域信号换成冲击响应谱
有些时候,我们想对某个时域信号进行冲击响应谱分析,得到冲击响应谱曲线。那么该如何实现呢?这里我们只需打开“瞬态冲击”模块,按下面流程操作即可。
① 导入时域信号
② 设置分析参数
菜单栏中,点击“分析--冲击响应谱分析”。
设置分析参数:
③ 查看冲击响应谱信号
窗格中,右键菜单--选择信号--勾选“目标-SRS(f)”。
④ 导出冲击响应谱信号
窗格中,右键菜单--当前信号存储--Excel/文本,即可将冲击响应谱信号存储为表格或文本文件。