如何根據(jù)GJB150A標準選擇試驗設備——沖擊試驗

如何根據(jù)GJB150A標準選擇試驗設備 — 沖擊試驗

MIL-STD-810H&GJB150A

MIL-STD-810H和GJB150A都是針對設備環(huán)境適應性和耐久性測試的標準。MIL-STD-810H是美國軍事標準，主要用于測試設備在各種極端環(huán)境下的可靠性和適應性，包括高溫、低溫、濕度、振動、沖擊等多種環(huán)境條件。它廣泛應用于美國軍方的各類設備，如通信設備、車輛、武器等。

GJB150A是中國的軍用設備環(huán)境測試標準，與MIL-STD-810H類似，主要用于軍事裝備的環(huán)境適應性測試。它覆蓋的測試項目也包括溫濕度、振動、沙塵、腐蝕等環(huán)境條件，確保裝備能夠在復雜的環(huán)境中正常運行。

沖擊試驗主要是在MIL-STD-810H Method 516.8/ GJB150A.18A中。

試驗目的和應用

a)      評估裝備的結(jié)構(gòu)和功能承受裝卸、運輸和使用環(huán)境中不常發(fā)生的非重復沖擊的能力

b)      確定裝備的易損性，用于包裝設計，以保護裝備結(jié)構(gòu)和功能的完好性

c)       測試裝備固定裝置的強度，該裝備安裝在可能發(fā)生碰撞的平臺上

本試驗適用于評估裝備在其壽命期內(nèi)可能經(jīng)受的機械沖擊環(huán)境下的結(jié)構(gòu)和功能特性。機械沖擊環(huán)境的頻率范圍一般不超過10000Hz，持續(xù)時間不超過1.0s。多數(shù)機械沖擊環(huán)境作用下，裝備的主要響應頻率不超過2000Hz，響應持續(xù)時間不超過0.1s。

沖擊響應譜

如果沒有測量的數(shù)據(jù)，對于功能性沖擊和墜撞安全可使用圖1中的合適的譜作為每個軸向的試驗譜，而且沖擊時間歷程的持續(xù)時間T_e應在表1中給出的值之間，圖1給出的譜與后峰鋸齒脈沖的沖擊響應譜相似。

推薦的沖擊波形合成方法有兩個：一個是有限個指定頻率的衰減正弦波的疊加；另一個是有限個指定頻率的調(diào)幅正弦波(小波)的疊加。這種波形的沖擊響應譜與圖1的沖擊響應譜相似，沖擊波形的持續(xù)時間是表1提供的T_e的最大值。只要瞬態(tài)脈沖的響應譜在5Hz~2000Hz頻率范圍內(nèi)等于或超過圖1給出的譜，且持續(xù)時間滿足要求，就可采用作為沖擊波形。采用經(jīng)典后峰鋸齒脈沖和梯形脈沖是在沒有測量數(shù)據(jù)情況下最低可接受的選擇。

表1：沖擊響應譜試驗參數(shù) (見圖1)

 圖1：沒有測量數(shù)據(jù)時使用的沖擊響應譜

如果規(guī)定裝備除了進行沖擊振動試驗外還需進行隨機振動試驗，在試驗剪裁時，有可能用隨機試驗替代沖擊試驗。在功能性沖擊中就有一個這種剪裁的例子，圖2提供了兩條加速度譜密度曲線，用來與特定的加速度譜密度試驗環(huán)境進行比較，以確定隨機振動是否足夠嚴酷到能替代測量的或規(guī)定的沖擊量級。從這些平穩(wěn)隨機環(huán)境加速度譜密度曲線演變而來的沖擊響應譜包絡了圖1中相應的沖擊響應譜。

圖2：與圖1等效的隨機試驗的輸入ASD

經(jīng)典沖擊脈沖

如果程序要求采用經(jīng)典沖擊脈沖，并且實測的數(shù)據(jù)在經(jīng)典沖擊脈沖的允差之內(nèi)，則可采用經(jīng)典沖擊脈沖，否則，不予采用。對功能沖擊和墜撞安全，可選用后峰鋸齒脈沖，后峰鋸齒脈沖的波形和允差如圖3所示。

圖3 后峰鋸齒波形參數(shù)和允差

當沒有測量數(shù)據(jù)，且試件為飛行器設備或地面設備時，圖1給出了預計的功能性沖擊試驗的輸入沖擊響應譜，持續(xù)時間T_e 由表1給出。圖2提供了與圖1沖擊試驗響應譜等效的隨機振動的加速度譜密度。如果試件在沖擊試驗前已經(jīng)作過隨機振動，先前的隨機振動的加速度譜密度達到或超過了圖2的加速度譜密度量級，并且隨機振動試驗中的功能試驗要求又與沖擊試驗的相同，則經(jīng)批準后可不進行功能性沖擊試驗。

表2：后峰鋸齒脈沖試驗參數(shù)（見圖3）

對需包裝的裝備或易損性試驗，可選用對稱梯形脈沖，對稱梯形脈沖的波形和允差如圖4所示。

圖4：對稱梯形脈沖波形參數(shù)和允差

采用經(jīng)典梯形脈沖時，使處于非工作狀態(tài)的未包裝的試件承受一系列A_m=30g梯形沖擊脈沖，其持續(xù)時間（單位：s）由表3和公式確定(假設完全彈性回彈)。

式中:

H——設計跌落高度，cm

A_m——沖擊加速度峰值，g

T_D——沖擊持續(xù)時間，s

g——重力加速度，980.6cm/s²

表3：梯形波脈沖試驗參數(shù)（見圖4）

推薦設備

KRD14氣動垂直沖擊響應譜試驗機

用于測量和測定電工電子產(chǎn)品或包裝的抗沖擊性能，評價被測產(chǎn)品在沖擊環(huán)境中的可靠性和結(jié)構(gòu)完整性。沖擊響應譜是一系列具有不同固有頻率的單自由度線性系統(tǒng)在同一沖擊激勵下響應的總和。當產(chǎn)品受到?jīng)_擊時，其沖擊響應的最大值意味著產(chǎn)品具有最大應力。因此，沖擊響應譜測試儀能夠更好地模擬真實環(huán)境中所遭受的沖擊波和沖擊能量。

KRD15氣動水平?jīng)_擊響應譜試驗機

最先進的沖擊響應譜試驗機，采用壓縮氣體能量提供沖擊能量，推動沖擊錘沖擊共振板，產(chǎn)生高能沖擊。與傳統(tǒng)的擺錘沖擊響應譜測試儀相比，具有能量高、性能穩(wěn)定、可靠性高、重復性好、調(diào)整方便、安全環(huán)保等優(yōu)點。主要應用于航天、航空、船舶等行業(yè)。

KRD11氣動垂直沖擊/碰撞試驗臺

設備設計先進，自動化程度高，可靠性高，操作簡單，維護方便。該系統(tǒng)既能滿足沖擊和碰撞試驗的要求，又能進行常規(guī)的半正弦波、后峰鋸齒波、梯形波等波形沖擊試驗。全氣壓驅(qū)動沖擊，無污染，無液壓泄漏風險，保持環(huán)境清潔。

KRD12氣動水平?jīng)_擊/碰撞試驗臺

用于測量和確定產(chǎn)品或包裝的水平?jīng)_擊阻力，并評估試驗裝置在水平?jīng)_擊環(huán)境中的可靠性和結(jié)構(gòu)完整性。該系統(tǒng)可以進行常規(guī)的半正弦波、后峰鋸齒波或梯形波沖擊試驗，實現(xiàn)產(chǎn)品在實際環(huán)境中所受的沖擊能量，從而改善產(chǎn)品或包裝結(jié)構(gòu)。

KRD13氣動高能量垂直沖擊試驗臺

是專門為滿足軍工和汽車測試的要求而設計的。該系統(tǒng)采用氣壓蓄能膨脹原理。通過調(diào)整充氣壓力，可以在短行程內(nèi)輕松執(zhí)行各種高能量沖擊加速度測試。對于更高加速度的經(jīng)典沖擊測試，它可以附加相應的沖擊放大器以完成高峰值加速度測試。