摆锤式冲击试验平台及冲击响应研究

摘要

随着电子信息技术的发展，现代战争对于电子设备可靠性的要求不断提高。冲击试验作为可靠性研究和军品质量检测的重要方法，是改进和保障军用电子设备质量的重要试验方法。现有的下滑式和跌落式冲击试验机始终存在二次或多次冲击、设备适用性差和缺少精密测试分析系统等缺陷。因此，本文重点研究了摆锤式冲击试验方式，展开对摆锤式冲击试验平台及冲击响应的研究分析。
　　首先，研究摆锤式冲击试验的冲击响应模型。以弹性圆柱体、半球体作为半正弦波响应加速度缓冲器，以塑性圆锥体作为后峰锯齿波响应加速度缓冲器。根据胡克定律建立圆柱体缓冲器响应模型的应力应变关系;根据弹性半空间理论和Hertz理论建立两球体接触模型的应力应变关系，将其中一球体看作无限大，得到半球体缓冲器响应模型的应力应变关系;将塑性变形过程中屈服阶段和强化阶段的应力值简化为屈服极限，结合体积不变定理建立圆锥体缓冲器响应模型的应力应变关系。根据摆锤和缓冲器的相对速度与缓冲器的缩短速率相等，利用微积分运算求解最大应变量、最大响应加速度和冲击作用时间，建立冲击响应模型，并分析摆杆角度、缓冲器尺寸和摆锤质量对冲击响应的影响。
　　其次，利用IEPE型加速度传感器获取响应加速度信号，恒流适配器进行恒流激励和信号调理，利用采集卡将加速度信号传输给测试软件;基于LabView编写的测试软件实现了对加速度信号的采集、显示和分析，引入欧氏系数和余弦系数作为采样曲线容差量的评定系数，当评定系数满足容差量的要求时，表明冲击响应符合冲击要求，否则依据其大小对冲击试验作指导说明。
　　最后，制作小型摆锤式冲击试验平台，进行冲击试验与冲击响应分析。结合所建冲击响应模型，通过单因素对比试验研究摆杆角度、缓冲器尺寸和摆锤质量对响应加速度峰值和作用时间的影响及相互关系，并总结冲击响应规律。根据冲击响应规律，在此小型摆锤式冲击试验平台上进行导弹冲击试验的模拟研究与分析，获得了满足冲击响应和容差量要求的试验结果，充分验证了摆锤式冲击试验的可行性，对冲击试验的发展起到了一定的积极影响。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 冲击试验研究现状

1．3．2 冲击试验机发展现状

1．4 研究内容

2 摆锤式冲击试验平台方案研究

2．1 机械系统方案设计

2．2 测试系统方案设计

2．2．1 系统硬件设计

2．2．2 系统软件设计

2．3 试验方案设计

3 摆锤式冲击响应建模及数值仿真分析

3．1 缓冲器及变形理论研究

3．2 摆锤冲击速度建模

3．3 基于弹性变形的冲击响应模型

3．3．1 圆柱体缓冲器的冲击响应建模

3．3．2 半球体缓冲器的冲击响应建模

3．4 基于塑性变形的冲击响应模型

3．5 基于所建模型的数值仿真分析

3．5．1 GUI数值仿真计算

3．5．2 圆柱体缓冲器的仿真分析

3．5．3 半球体缓冲器的仿真分析

3．5．4 圆锥体缓冲器的仿真分析

4 摆锤式冲击试验平台的设计与实现

4．1 机械系统的设计与实现

4．1．1 摆动机构

4．1．2 棘轮机构

4．1．3 滑动装夹台

4．2 测试系统的设计与实现

4．2．1 硬件设计

4．2．2 基于容差量的冲击响应分析

4．2．3 基于LabView的软件设计

5 冲击试验及响应结果分析

5．1 基于圆柱体弹性缓冲器的冲击试验与分析

5．1．1 摆杆角度对冲击响应的影响

5．1．2 截面尺寸对冲击响应的影响

5．1．3 摆锤质量对冲击响应的影响

5．2 基于半球体弹性缓冲器的冲击试验与分析

5．2．1 摆杆角度对冲击响应的影响

5．2．2 截面尺寸对冲击响应的影响

5．2．3 摆锤质量对冲击响应的影响

5．3 后峰锯齿波发生器的研究与试验分析

5．3．1 铅制圆台体缓冲器

5．3．2 铅制圆柱体缓冲器

5．3．3 铅制圆锥体缓冲器

5．4 导弹冲击试验的模拟研究与分析

6 结论

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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