通过反向分析法计算冲击载荷
二维织物冲击响应模拟计算与分析
二 维 织 物 冲 击 响 应 模 拟 计 算 与 分 析
宋孝 浜 金 利 民 ， ，王春 霞 ’
（ ． 城 工 学 院 纺 织 服 装 学 院 ，江 苏 盐 城 １盐 ２ ４ ０ ； ． 华 １２ ） ０ ６ ０
摘
要 为 说 明 织 物 在 弹 体 冲 击 过 程 中 的 抗 冲击 能 力 ， 用 有 限 元 软 件 Ａ Ａ Ｕ 运 Ｂ Ｑ Ｓ模 拟 分 析 的 方 法 ， 察 一 种 典 型 考
Ａｂｓｒ ｔ Ｔｏ ｉｌ ｓｒｔ ｈ ｍｐ ｃ ｅ ｉｔｎ ｅ ａ ｉｉ ｛ｆ ｂ ｉ ｓｕｎ ｅ ａｌｓｉ ｍ ｐ ｃ ，ｗｅ ｕ ｅ ｈ ｎｉ ｔａｃ ｌｕ ｔａｅ ｔ ｅ ｉ ａ ｔｒ ｓｓａ ｃ ｂ ｌ ｙ Ｏ ａ ｒｃ ｄ ｒ ｂ ｌｉｔ ｉ ａ ｔ ｔ ｃ ｓｄ ｔｅ ｆ ｔ ｉ ｅ
二 维 芳 纶 织 物 的抗 冲 击 性 能 。 绘 制 并 分 析 弹 体 的 速 度 曲 线 、 量 变 化 曲 线 、 力 在 织 物 中 的 传 播 以 及 弹 体 冲 击 织 能 应
物 的 过 程 ， 示 这 种 织 物 抵 抗 冲击 的性 能 与行 为 。二 维 织 物 在 不 足 以 将 其 击 穿 的 弹 体 的 冲 击 作 用 下 ， 个 冲 击 过 揭 整
第３ 卷 １
第 １ 期 １
纺 织 学
报
Ｖｏ１３１。 Ｎｏ． １ ． １
Ｎｏ ．，２ ０ ｖ ０１
２１ 年 １ ００ １月
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｘｉｅ Ｒｅ ｅ ｒｈ ｏ ｒ ａ ｆＴｅ ｔ ｓ ａｃ ｌ
文 章 编 号 ：２ ３ ９ ２ （ ０ ０ １ ． ０ ７ ０ ０ ５ —７ １ ２ １ ） １０ ５ ． ５
文 献 标 志 码 ： Ａ
发动机飞轮齿圈总成冲击超荷载试验
等损失，则视为通过验证。而上述几种失效模式是该 型产品在实际工况下最可能发生的几种失效形式，也 是设计工程师在设计阶段之初亟需极力规避的风险。
２．超荷载破坏性试验
由于齿圈冲击实验的特殊性，其试验频率通常为 ０．５Ｈｚ，试验次数也在数万次以上，试验周期较长，使 用标准冲击荷载无法在短时间内测试出结果，故而超 荷载试验对考核总成具备重要意义，从３５００Ｎ的标准冲 击荷载提高到４５００Ｎ，能大幅缩短试验周期，通过数据 比对，完成对总成的考核。
各型产品在设计阶段都会被考虑到其在日后实际 工作条件下的失效状况及模式，这就需要样品实体失
效来验证产品设计结构、工艺及所选材料的合理性。
３．工作原理
将飞轮总成固定在夹具定位立板上，装好定位
齿和齿条，由可调压力气缸往复施予预定载荷冲击， 通过传感器传到齿条，再作用于飞轮总成齿圈的某个
以罗孚１．８Ｔ齿圈为例，疲劳寿命通过标准为：冲击荷
通过对罗孚１．８Ｔ同一齿圈上１２０。均布ｌ、２、３三
击次数无明显规律特性。
齿分别进行冲击试验，试验载荷均为４５００Ｎ，测得数据
如下：１齿处外径２９３．２８ｍｍ，厚度８．７８ｍｍ，于第
２３
１０２次断裂ｌ ２齿处外径２９２．８ｍｍ，厚度８．７６ｍｍ，干
图３罗孚１．８Ｔ齿圈镶嵌试片
第２９ ２２４次断裂；３齿处外径２９２．９６ ｍｍ，厚度８．７４ｍｍ， 于第３８ ３２４次断裂。 通过在断齿附近齿上分别选取Ｉ、Ⅱ、Ⅲ处测量点 进行硬度测量，测得数据如下：Ｉ号测量点为齿根圆下 方３ｍｍ处，Ⅱ号测量点为齿根圆中心处，Ⅲ号测量点为 齿表面硬度，位于齿根圆上方２～３ｍｍ处（见图２）。
本文通过样品实体，分析了飞轮总成在实际使 用中可能出现的失效模式，再通过罗孚１．８Ｔ超荷载实 例，分析了齿耐冲击次数与各项参数间的关系，希望 能为今后的飞轮总成设计、试验台架设计及检测提供 参考。
通过反向分析法计算冲击载荷
通过反向分析法计算冲击载荷作者：李田泽；张立颖摘要：本文分析了任意形状物体上的冲击载荷的测量过程，提出了一种能够降低噪声扩张的分析方法。
通过对测杆纵冲击的数字模拟证实了此方法的实用性。
关键词：冲击载荷、快速傅里叶变换器、维思滤波器、反向分析法。
一、引言近年来，许多专家学者在研究任意形状物体上的冲击载荷时多是通过反向分析法利用物体的冲击响应计算出来，然而在实际应用中，冲击响应的数据涉及到测量过程中的噪声，噪声被扩大使得冲击荷载的计算不准确，以致于在测量数据中涉及的一个小小的噪声可能导致一个很大的误差。
为了解决这一问题，本文以逆向分析原理为基础，采用维恩滤波器，从理论上提出了一种通过转换函数能够降低噪声扩张的反向分析方法，并通过数字模拟证实了此方法的实用性。
二、理论分析1、冲击载荷的逆向分析原理用f(t)代表任意形状物体上的冲击载荷，e(t)代表物体任一点的应变响应。
如果物体的响应线性地依赖于冲击载荷，则冲击载荷与应变响应之间的关系就可以通过卷积描述出来。
设f(t)为线性系统的输入，e(t)为线性系统的输出，如果把f(t)定义在t<0的范围内，则： (1) 式中，h(t)—本过程脉冲响应函数，且本过程被认为是任意的不随时间变化的。
式(1)傅里叶变换为：(2)式中，H(ω)—转换函数。
总之，作用于任意形状上的冲击载荷是很难进行直接测量的，但由冲击载荷引起的应变响应相对较容易测量，因此，对于冲击“口径测量”为任意荷载的计算可通过以下两个步骤进行： 一是对于象弹性棒状的物体进行口径测量，并且测量一下冲击荷载f(t)和应变响应e(t)再利用式(2)计算出转换函数H(ω)；二是对于由冲击荷载f(t)引起的应变响应e(t)进行测量，应用第一步得出的转换函数通过式(2)计算出冲击载荷。
2、噪声对于逆向分析的影响测量过程的噪声在某种程度上是不可避免的。
用f(t)和e(t)分别代表准确的冲击载荷和应变响应，用x(t)和y(t)分别代表测量过程中得到的输出数据，用m(t)和n(t)分别代表这些数据中涉及的噪声，如图1所示。
球体抗冲击力设计问题
冲击力问题：球体受冲击时，其冲击应力和应变不可能立即传至整个零件，而是以应力波或应变波的形式传播。
根据球体和加载条件的不同，应力波表现为平面形、圆筒形、球形等，并有纵波（正应力波）和横波（切应力波）的成分。
应力波（入射波）在球体传感器中传播时，遇到自由表面会引起反射，产生反射波。
纵波若为垂直于表面的压缩波，反射波则为拉伸波。
两个以上的应力波相遇，将产生复杂的干涉现象。
根据入射波和反射波的叠加原理，计算出某一瞬间某一截面的峰值应力。
当峰值应力超过球体传感器的强度极限，球体就产生冲击破坏。
根据应力波传播原理计算冲击强度，仅限于形状简单的部件。
对于形状复杂的零件或受冲击载荷的整机，可用实验方法来确定冲击强度。
过载、冲击普遍存在于自然界中，车辆运行中的颠簸和碰撞、物体跌落等，都伴随过载的产生。
抛射冲击的特点是：其作用时系统之间能量的传递时间很短；冲击激励函数是非周期的，其频谱是连续的；冲击作用下系统的响应是瞬态运动，运动状况与冲击时间与系统的固有频率有关。
在进行抗冲击研究方面，目前常用的载荷分析方法包括：实验研究法、理论分析法、有限元仿真法等。
1）实验法在特殊部署方式下，由于冲击。
碰撞过程中出现复杂的力学和物理效应。
通常解决抗冲击的方法就是根据样品试制和实验，获得实验数据，进行结构改进。
缺点是周期长，花费高。
常用的抗冲击方法是增加缓冲机构或进行灌封。
2）理论分析法针对研究的问题，引入简化假设，使得非线性的连续介质物理方程简化为一般的常微分方程或代数方程求解。
在研究任意形状物体上的冲击载荷时采用反向分析法，通过物体的冲击相应计算出所受冲击载荷，并确定其运动特性，再用数值法计算其动态相应，从而分析样品的抗冲击能力。
3）有限元法该方法的思路是，把一个连续的物理系统用一个离散的系统代替。
有限元特别适于形状的结构复杂的物体。
在数值计算中，需要十分重视材料本构方程和破坏准则的选取。
有限元仿真分析的方法已经广泛应用与现代工程的各个领域，对于金属结构等建模已经是研究得比较成熟。
冲击动力学
dX Cdt
◆ 沿特征线有： d v C d
d 0C d v
初始状态为自然静止态的线弹性波有：
X C 0t v C 0
0 C 0 v
精选课件
1
◆ 波阵面前后（跨过特征线）有：
dX Cdt
dv
Cd
d 0C d v
初始状态为自然静止态的线弹性波有：
由于固定端先达到较大的应
力值，故钢丝绳受冲击被拉断的
位置是固定端B，而不是冲击端A。
由波系图可求解出各区具体解值
（与前面求解弹性波从固定端的
反射情形是一样的）。
精选课件
28
而影响钢丝绳冲击拉断的控制因素是
落锤的高度，而与落锤的质量基本无关。
这是因为落锤的高度决定了落锤冲击A端 时的速度，也就决定了外加载荷的大小。
零而应力加倍。
（2）当长杆中初始状态为均匀场，参量对应为σ*、v*，
则有
12*100CC00((vv21vv1*))
v2 v*
2精 选2 课件1* v2 v 0 C * 0(v 1 v * )*
21
3-2-2 弹性波从自由端的反射
自由端的边界条件为 0 。
[例3-2-2]设长为l的长杆初始状态为自然静止状态，左端施加
从某种意义上说, 边界条件（如固定端或刚壁, 自由端）
对于入射波来说, 实际上是对入射波波阵面后方状态的一个
新的扰动, 这一扰动的传播就形成反射波。
对于弹性波而言, 入射波与反射波的总效果可由叠加原
理来确定, 入射波与反射波叠加的总效果符合所给定的边界
条件。
精选课件
16
3-2-1 弹性波从固定端的反射
t 图。
复合材料冲击后压缩试验步骤
复合材料冲击后压缩试验步骤
复合材料冲击后压缩试验是用来评估材料在受到冲击载荷后的
压缩性能。
试验步骤如下：
1. 样品准备，首先需要准备好符合标准要求的复合材料样品。
样品的尺寸和几何形状需要符合试验标准的规定，通常是通过切割
或者制备成特定的几何形状。
2. 冲击试验，在进行压缩试验之前，需要对复合材料样品进行
冲击试验。
冲击试验可以模拟材料在实际使用中受到的冲击载荷，
以评估其受冲击后的状态。
冲击试验通常包括使用冲击试验机或者
冲击落锤对样品进行冲击，记录冲击载荷大小和冲击后样品的状态。
3. 样品固定，将经过冲击试验的样品固定在压缩试验机的压缩
夹具中，确保样品的位置和方向符合试验标准的要求。
4. 压缩试验，开始进行压缩试验，通过压缩试验机施加压缩载
荷到样品上。
压缩载荷的大小和加载速率需要按照试验标准进行控制，通常会进行多次循环加载以评估材料的压缩性能和稳定性。
5. 数据记录与分析，在压缩试验过程中需要实时记录样品的变形情况和压缩载荷的大小，以便后续的数据分析。
试验结束后，需要对试验数据进行分析，包括计算材料的压缩强度、压缩模量等指标，并对试验结果进行解释和评估。
6. 结果报告，最后根据试验数据和分析结果编写试验报告，包括试验步骤、试验参数、试验结果和结论等内容，以便他人了解和参考。
以上是复合材料冲击后压缩试验的一般步骤，每个步骤都需要严格按照试验标准和规程进行操作，以确保试验结果的准确性和可靠性。
矿用卡车装载过程冲击载荷的计算机仿真
收稿日期：2016-05-26基金项目：国家自然科学基金项目（51275080）作者简介：宋伟刚（1963 -），男，教授，研究方向为现代物流系统与装备、机器人运动学、动力学与控制、机电一体 化技术。
矿用卡车装载过程冲击载荷的计算机仿真Computer simulation of impact load of mining truck in loading process宋伟刚，文赞彭SONG Wei-gang, WEN Zan-peng（东北大学 机械工程与自动化学院，沈阳 110819）摘 要：以矿用卡车车斗在装载过程中所受冲击力为研究目的，分别建立了矿用卡车和铲斗的三维模型，采用四面体模拟矿物颗粒，确定了计算机仿真中的颗粒参数。
给出了DEM和ADAMS联合仿真方法。
采用两种装载过程对矿用卡车的装载过程进行EDM和ADAMS联合仿真。
分别以冲击力和冲击系数为评价指标，得出了装载过程的单个颗粒和总体冲击力。
得出装载顺序的改变对车斗的冲击力影响不大；矿用卡车装载过程中的最大冲击载荷主要来自于第1铲装载时的冲击；装载过程的总冲击系数在1左右，在对矿用卡车整体进行动力学分析时可仅考虑装载矿物的总重力的作用，不必考虑动载荷系数的影响。
关键词：矿用卡车；装载过程；冲击载荷；联合仿真中图分类号：TH243 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2016)11-0134-060 前言矿用卡车是为适应矿山的特殊路况及装载运输过程中的特殊条件，为矿山开采专门设计的矿用卡车，其结构复杂、抗磨损能力强、能适应更恶劣的工作环境。
例如浅层的铁矿石多采用露天方式开采，爆破后的矿岩粒度最大可达1200mm ，挖掘机装载过程的落料高度最大可达3m 。
由于在装载及运输过程中，会产生巨大的动负载作用，对驾驶员的健康有很大的影响同时矿用卡车车斗底板也承受着矿石周期性的冲击和磨损作用，一般使用6～12个月就要进行修复或更换[1]。
冲击式水轮机甩负荷水击反分析与控制方法研究
冲击式水轮机甩负荷水击反分析与控制方法研究【摘要】通过对冲击式水轮机甩负荷水击问题的反分析研究，结合PID控制理论，总结出一套如何确定阀门关闭规律的方法。
这对于冲击式水轮机水电站的稳定工作具有相当大的实用价值。
图9幅。
【关键词】冲击式水轮机水击反分析控制1 前言在水力发电站的运行中，不可避免地要涉及到水轮机因各种工作情况而进行的负荷变更，电能的生产与其它部门的生产不同(电能的生产、分配和消费是在同一个时间内进行的)，故其不能大量地储存。
电力系统中发电厂供电量的多少，决定于用户的需要；因此，从发电厂到用户的各个环节中，任何一个环节的故障或其运行方式和用电方式的改变均将影响整个电力系统中供电和用电的平衡性。
这种影响在水轮机上的体现就是各种工况的甩负荷，而在水电站的压力引水系统中的体现则为水击现象。
如何通过各种甩负引起的水击测量值，反分析出阀门关闭的规律就变得更加具有实际意义，即可以通过阀门的关闭规律来控制水击，这一问题称为水击问题的反分析。
2 水击反分析理论在给定水击压力允许峰值以后，确定的相关流速初始值，应满足数学模型：求：V(x，0)=Vo。
其中，g为重力加速度；H为水头；y为速度；f为摩擦因子；D为管道直径；α为管线与水平面的倾角。
2.1 数值解法我们构造出一类判别泛函，在假定水锤正问题存在唯一稳定解的条件下，根据判断函数的特性，可确定反问题的解的存在范围和具体求解方法。
定义1．设，水锤正问题存在唯一稳定解，而且Vo在某一物理范围，内变化，即Vm≤Vo≤VM，则称为反问题的允许流速初始值。
定义2．设Hc为给定的水击允许峰值，在(1)的允许流速初始值类中任取一个Vo，其对应的水击最大峰值为HV(Vo)，则反问题(1)的判别函数为：注意到HV(Vo)是Vo的单调增连续函数，很容易证明有下面这个定理：定理：设，是(1)的允许流速初值类，如果一切，均有μv<0，则系统绝对安全；如果一切，均有μv>0，则系统绝对不安全。
运行冲击载荷计算
运行冲击载荷计算
运行冲击载荷计算是一项重要的工程计算，需要考虑多种因素，如设备运行速度、负载重量、地面震动等。
这些因素会对设备产生冲击载荷，影响设备的使用寿命和安全性能。
在计算运行冲击载荷时，需要根据设备的具体情况选择适当的计算方法和参数，并进行合理的校验和验证。
同时，还需要考虑载荷对设备的影响，以及可能的损坏和修复成本。
综合考虑这些因素，可以较为准确地计算出设备的运行冲击载荷，从而为设备的设计和使用提供有力的支持。
- 1 -。
车身载荷位移反求法中道路行驶载荷的采集及处理
车身载荷位移反求法中道路行驶载荷的采集及处理车身载荷位移反求法是一种用来测量车辆在行驶过程中受到的载荷的方法。
这种方法通常是基于车身的弹性变形原理，通过对车身变形的测量来反推出受到的载荷大小和位置。
这种方法可以应用于汽车、卡车、摩托车和其他尺寸和质量大小的载重车辆。
在使用车身载荷位移反求法测量道路行驶载荷时，需要进行如下步骤：1.采集车身变形数据在道路行驶载荷测量中，需要采集车身在行驶过程中的变形数据。
常用的采集方式是安装位移传感器或应变测量设备在车身上，通过测量传感器或设备的变化来得到车身受力时产生的形变位移数据。
这些数据可以通过有线或无线的方式传输到数据采集器上。
2.确定车身初始状态为了在车身变形数据中准确地反推出道路行驶载荷的大小和位置，需要确定车身的初始状态。
通常采用空载状态下的车身数据来作为基准值，然后采集行驶过程中的数据相对于基准值进行处理。
3.对数据进行整理和分析在采集到车身变形数据之后，需要对数据进行整理和分析。
主要分析数据的振动特征、阶次分析、谱分析、模态分析等方法来确定道路行驶载荷的大小和位置。
同时，需要考虑到实际使用中其他的因素，如道路条件、行驶速度、车辆质量等因素的影响。
4.调整和校准测量设备进行车身载荷位移反求法测量时，需要使用高精度的位移传感器或应变测量设备，这些设备需要进行定期的调整和校准，以保证在测量过程中的数据精度和可靠性。
同时，也需要定期进行检查和维护，以确保设备的稳定和安全性。
车身载荷位移反求法是一种比较成熟和可靠的测量方法，在行车载荷的测量中应用广泛。
通过对采集到的车身变形数据进行分析，可以得到车辆在道路行驶中受到的载荷大小和位置，为车辆设计和维护提供有价值的数据支持。
车身载荷位移反求法是一种应用广泛的测量方法，主要用于测量载重车辆在道路行驶过程中的受力情况。
在使用该方法进行测量时，需要采集车身变形数据、确定车身初始状态、对数据进行整理和分析、调整和校准测量设备等操作。
驮背运输车鞍座的冲击强度和疲劳强度分析
驮背运输车鞍座的冲击强度和疲劳强度分析王洪昆1，王蒙1，李兴2，鹿中华2（1.神华铁路装备有限责任公司，北京100011；2.中车山东机车车辆有限公司，济南250022）0引言随着近年来我国运输结构调整及大力发展多式联运的政策指引下，以铁路驮背车为主的公铁联运产品发展迅速。
中车山东机车车辆有限公司为神华铁路装备有限责任公司研制了STX4型驮背多功能运输车，如图1所示。
鞍座作为铁路驮背车运输半挂车的关键部件，承受了铁路运行过程中半挂车引起的纵向力、横向力及垂向力的影响，其冲击强度和疲劳强度性能决定了车辆的运输安全性[1]。
参考AAR M-952针对评估集装箱锁座的冲击强度规定，分析该车一位端鞍座在半挂车各向冲击加速度载荷作用下的受力状态，评定其冲击强度；参考EN12663规定的车体垂向和横向疲劳载荷，对鞍座进行疲劳强度评定。
1有限元模型该鞍座的承载结构为采用Q345钢板材组焊的三维实体结构，分为上下两部分结构，上部结构平台为半挂车前部承载面，下部结构安放在驮背车一位端地板面上的导轨上，上部和下部结构通过左右销轴铰接，二者可绕横轴相互自由转动[2]。
由于鞍座上部和下部结构为静不定系统，故分别单独对二者进行结构冲击强度分析。
在ANSYS中采用Solid92单元进行网格离散。
上部结构模型中包含了模拟该上部结构平台与半挂车接触传力的平板结构，并建立上部结构平台与该平板的面-面接触关系，为鞍座上部结构的强度分析提供最大程度模拟实际的接触传力边界。
下部结构模型中包含了与该下部结构实现接触传力的导轨结构，并建立下部结构平台与导轨间的面-面接触关系，为鞍座下部结构的强度分析提供最大程度模拟实际2计算载荷、载荷工况及边界条件参考AAR M-952[3]的规定并考虑该鞍座实际受力特性（主要为垂向和横向，理论上鞍座纵向可自由活动），分别取鞍座承受的半挂车各向冲击加速度为：垂向2g，横向0.5g和纵向0.5g。
其中，取鞍座承受的半挂车垂向最大设计载荷为20t；纵向取0.5g加速度为考虑鞍座可能存在纵向的异常卡滞受力情况。
利用冲击力方法
利用冲击力方法
冲击力方法是一种常用的材料试验方法，用于测量材料在受到冲击载荷时的抗冲击性能。
该方法通常使用冲击试验机进行测试，通过将标准形状的试样放置在冲击试验机上，施加冲击力使其断裂，从而测量材料的断裂韧性、硬度和耐冲击性等参数。
冲击力方法具有以下优点：
1. 简单易行：冲击力方法不需要复杂的仪器设备，只需要一台冲击试验机即可完成测试。
2. 可重复性好：冲击力方法可以对同一种材料进行多次测试，结果具有较高的可重复性和可比性。
3. 适用范围广：冲击力方法适用于各种金属材料和非金属材料的测试，包括钢、铝、塑料等。
4. 能够反映材料的动态特性：冲击力方法可以模拟实际工作中材料受到的冲击载荷，能够更准确地反映材料的动态特性。
然而，冲击力方法也存在一些缺点，例如对于脆性材料或者某些特殊形状的试样可能不适用；同时，由于冲击力方法是一种破坏性试
验方法，每次测试都会消耗一定数量的试样，因此测试成本较高。
一种结构垂向冲击载荷测量方法分析研究
一种结构垂向冲击载荷测量方法分析研究莫立新;涂三;周心桃【摘要】某作用在舰船结构上的瞬态动载荷,由于受到客观条件限制(比如空间狭小),不方便直接通过压力传感器获得其大小,而该载荷对于船体结构设计又关系重大,如何取得外载荷曲线便成了十分关键的问题.针对实船某承受特殊冲击载荷的基座结构,通过测量其结构动应变,利用材料应变-应力关系曲线得出了冲击载荷的时间历程曲线,最后用有限元法对该冲击载荷测量曲线进行验证.结果表明,当结构应变率小于3 mm/mm/s时,可采用静态材料应变-应力关系曲线对结构冲击载荷进行测量计算,从而为此类结构外载荷测量方法提供参考.【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2009(004)004【总页数】4页(P38-41)【关键词】舰船;冲击载荷;测量方法;应变率【作者】莫立新;涂三;周心桃【作者单位】大连船舶重工集团有限公司军事代表室,辽宁,大连,116011;中国舰船研究设计中心,湖北,武汉,430064;中国舰船研究设计中心,湖北,武汉,430064【正文语种】中文【中图分类】U661.43在舰船结构的设计中，对于承受特殊载荷的局部结构，需要确定作用在结构上的外载荷大小，才能够对结构强度进行校核，以验证该结构设计的可靠性。
船体结构的外载荷测量一般可采用直接测量的方法，即在结构受力点或者受力区域布置压力传感器，直接获得外力载荷的作用曲线。
但在某些场合由于受到客观条件的限制（比如测点布置位置空间狭小），布置压力传感器并不可行，这时必须寻求其他的测量手段来获得作用在结构上的外载荷。
本文针对实际舰船中某承受冲击载荷的专用基座结构，分析基座的结构受力特点，通过测量其在外载荷作用下的结构应变ε，然后利用材料的力学性能获得作用在基座结构某一截面内的正应力σ，继而求得作用在截面上外载荷的大小。
最后利用有限元法建立该基座结构有限元模型，施加求得的外载荷曲线，并将有限元计算结果与实船测量结果进行对比，以验证该测量方法的可行性。
材料力学-第14章 冲击载荷
= Fdl3 3EI
解：
B Fd v
A BP
A
材料力学－第14章 冲击载荷
最大冲击力
Fd = v
3PEI gl 3
冲击位移
∆d
=Fd l 3 3EI
动载系数kd怎么确定？
冲击物的动能转化为杆件弹性应变能
Ek = Vε (k - kinetic)
= Ek
1= mv2 2
1= P v2 2g
Pv2 2g
1+
2h ∆st
=P 1+
1+
2h ∆st
所以，再次引入一个量：
动载系数
kd =1+
1+
2h ∆st
∆d = kd∆st = Fd k= d P kd Fst
P
h
∆d
P
Fd
材料力学－第14章 冲击载荷
∆d = kd∆st = Fd k= d P kd Fst
其中Kd为大于1的系数，称为动载系数或动荷因数(coefficient of dynamical load)，它表示构件承受的冲击载荷是静载荷的若 干倍数。
基本假定 能量守恒定律的应用 动载系数
材料力学－第14章 冲击载荷
基本假定
材料力学－第14章 冲击载荷
在冲击过程中，构件上的应力和变形分布比较复杂，因此， 精确地计算冲击载荷，以及被冲击构件中由冲击载荷引起的应 力和变形是很困难的。工程中大都采用简化计算方法，它以如 下假设为前提：
假设冲击物的变形忽略不计，即认为冲击物是刚体。从 开始冲击到冲击产生最大位移时，冲击物与被冲击构件一起运 动，而不发生回弹。
材料力学
第十四章 冲击载荷
材料力学－第14章 冲击载荷
冲击载荷系数测定
5.12 冲击载荷系数测定在工程实践中经常会遇到动载荷问题，在动载荷作用下构件各点的应力应变与静载荷作用有很大的不同。
按照加载速度的不同，动载荷形式也不同，在极短的时间内以很大的速度作用在构件上的载荷，称为冲击载荷，它是一种常见的动载荷形式。
由冲击载荷作用而产生的应力称为冲击应力。
因此对于锻造、冲击、凿岩等承受冲击力的构件，是设计中应考虑的主要问题。
一．实验目的1．运用实验的方法测定冲击应力及动荷系数；2．了解动应力的电测原理、方法及仪器。
二．原理及实验装置本实验采用矩形截面简支梁（图5.12-1），在中央受到重物Q 在高度H 处自由落下的冲击作用。
由理论可知该简支梁的动荷系数为：式中：H ―重物高度，Q ― 重物的重量，δj ―简支梁的静挠度，j δ=EJQL 483，L ― 梁的跨度，E ―料的弹性模量，J ―梁截面的惯性矩。
在简支梁上下表面贴上互为补偿的两片应变片，用导线接入动态应变仪及数字示波器。
当重物Q 从H 高度落下冲击简支梁时，测点的动应变εd 将通过动态应变仪及数字示波器记录下来。
再将重物Q 静止放在梁上可测得同一点的静应变εj 。
动荷系数为：jd d K εε=，冲击应力为：d d E εσ⨯=或j d d K εσ⨯=三．实验仪器设备动态电阻应变仪，数字示波器，简支梁及重物冲击实验装置，游标卡尺及卷尺。
图5.12-1四．实验步骤1．记录简支梁的几何尺寸、重物高度、重量及材料的弹性模量。
2．连接导线：将梁上两应变片按半桥接法接入接线盒，然后将接线盒接入动态电阻应变仪的输入插座；将动态电阻应变仪的输出端接入数字示波器。
3．按照动态电阻应变仪的操作规程，设置好各项参数；按照数字示波器的操作规程，设置好各项参数。
4．进行应变标定：桥路调平衡后，数字示波器光点或线应在屏幕坐标的中心（可调整），然由应变仪给出标定信号（例如500με），此时数字示波器的光点或线跳动一高度，调节Y 轴开关和“衰减”开关使光点或线处于数字示波器屏幕坐标的某一格上（例如第四格），可反复几次，并记录该光点或线的电压值u 0。
11动载荷_2冲击载荷
P
st
d
解得钢丝绳的动荷伸长
d Kd st
式中，动荷因数
l
Kd 1
v2 g
st
静荷伸长
st
Pl EA
d
P
钢丝绳内的静荷应力
st
P A
所以，钢丝绳内的动荷应力
d Kd st 1
v2 g
st
P A
1
v 2 EA gPl
P A
所以，此时轴内的最大扭转切应力
d max
Td Wt
JGIp Wt 2l
1057 MPa
◆ 相较前例，最大切应力增大了约 395 倍。在这种情况下，早 已超过了材料的许用切应力。因此，为了保证转轴的安全，在停 车时应尽量避免急刹车。
解：当滑轮被卡住，重物的速度由 v 瞬间降为零，使钢丝绳受到冲击。
此时，前面公式不再适用。
l
根据能量守恒原理，重物在冲击过程
中损失的动能和重力势能应等于钢丝
绳内增加的弹性变形能，即有
d
v
st
P
1 P v2 P
2g
d st
1 2
Fd d
1 2
Pst
P
在线弹性范围内，
Fd
◆ 与前者相比，此时的动荷应力小了很多。可见，弹簧起到了 缓冲作用，使冲击载荷大大减小。
[例3] 一正方形截面外伸梁如图，已知梁的尺寸 l = 1 m，截面边长 a = 50 mm ，弹性模量 E = 200 GPa。若一重 P = 150 N 的物体，自 高度 h = 75 mm 处自由落下，撞击梁的跨中截面 C ，试计算梁自由 端 D 的动荷挠度与梁内的动荷最大弯曲正应力。
解析法预测汽车转向系的冲击特性
解析法预测汽车转向系的冲击特性Y·Kobayashi;A·Nobata;S·Iwasaki;K·Sawazaki;杨义彪【期刊名称】《专用汽车》【年(卷),期】1989(000)002【摘要】汽车在正面碰撞时,转向装置是一种伤害不系安全带的驾驶员的典型部件。
因此,许多国家都有极为相似的技术条件,用来指导冲击试验的方法和转向装置的规格设计。
由于在进行这些试验时,总要损坏一些零件,因此,提高转向装置的安全性能就需要许多试验零件和大量的人力;另一个问题就是难以在设计的早期阶段预测对试验人体模块的冲击载荷。
在努力解决这些问题的过程中,我们试制并验证了可拆式钢球转向柱,以分析转向装置的工作情况和影响最大冲击载荷的因素,利用获得的结果,再根据吸能部件的特性,提出了模拟冲击试验法。
这种方法考虑到垂直于转向柱轴线的作用力,也考虑到确保解决前束的需要。
该法预测最大冲击载荷及其发生的时间的误差在百分之几以内,同时能定量地研究转向系的每个部件对冲击现象的作用。
【总页数】5页(P34-38)【作者】Y·Kobayashi;A·Nobata;S·Iwasaki;K·Sawazaki;杨义彪【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】U46【相关文献】1.汽车转向系与悬架系统运动干涉的解析分析法 [J], 胡加2.TRIZ技术进化在汽车转向系统的应用解析 [J], 王学军3.汽车线控转向系统的总线技术解析 [J], 于蕾艳;林逸;施国标4.基于CATIA/DMU汽车转向系统力矩波动解析计算与仿真分析 [J], 王思文; 冯樱; 李叶岭5.基于预测控制的汽车主动悬架与电控液压助力转向系统的集成控制 [J], 高翔;缪丰隆因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
海氏冲击法操作过程
海氏冲击法操作过程以海氏冲击法操作过程为标题，写一篇文章。
一、引言海氏冲击法是一种常用的物理试验方法，用于研究材料的冲击性能。
本文将介绍海氏冲击法的操作过程，以帮助读者更好地了解和掌握该方法。
二、实验前准备1. 准备测试样品：根据需要选择合适的材料和尺寸，制备出冲击试样。
2. 准备冲击试验设备：包括冲击试验机、冲击试验夹具等。
三、实验操作步骤1. 将冲击试样放置在冲击试验夹具上，并调整夹具使其固定牢固。
2. 打开冲击试验机的电源，进行必要的预热和校准。
3. 根据实验要求，设置冲击试验机的参数，如冲击能量、冲击速度等。
4. 将冲击试验机的冲击头对准试样，调整冲击头的位置和角度，确保冲击力能够准确作用于试样上。
5. 开始实验，按下冲击试验机的启动按钮，使冲击头以设定的能量和速度冲击试样。
6. 实验过程中，观察试样的破坏情况，记录冲击力与时间的变化曲线。
7. 实验结束后，关闭冲击试验机的电源，将试样和设备清理干净。
四、数据处理与分析1. 根据实验记录，绘制冲击力与时间的曲线图，分析试样在不同冲击能量下的破坏特点。
2. 计算试样的冲击强度、冲击韧性等指标，评估材料的冲击性能。
五、实验注意事项1. 在实验过程中，严格遵守安全操作规程，佩戴好防护眼镜和手套。
2. 注意冲击试验机的使用方法和操作要点，避免操作失误导致事故发生。
3. 实验前要对设备进行检查和维护，确保设备的正常工作状态。
4. 实验过程中要注意观察试样的破坏情况，并进行准确记录。
六、实验结果与讨论根据实验结果和分析，可以得出试样的冲击性能评估，比较不同材料和工艺条件下的差异，为材料的设计和选择提供参考依据。
七、结论海氏冲击法是一种有效的材料冲击性能测试方法，通过该方法可以评估材料在冲击载荷下的破坏特点和性能指标。
掌握海氏冲击法的操作过程，对于材料研究和工程应用具有重要意义。
八、致谢本文的撰写离不开相关领域的专家学者们的研究成果和经验总结，在此向他们表示感谢。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
声扩张鲍分辑方法 通过对灏丰纵冲击龅数字摸融证实７ｌ方法 干 或
任 意形 状 物 体 上 的冲 击 载荷 时 多 的实黾牲。 关键谪 ：冲击载薅、快速傅曼酣童换器、缝悬滤渡器 、 反向分辑法。
中 ．冲击响应的数据涉及 到测量过程 中的噪声 ，噪 声被扩大使得冲 击荷载 的计算不准确 ，以致 于在 测 量数 据 中涉 及 的一个 小小 的噪 声可 能 导致 一个 很 大 的误差 。为 了解 决这一 问题 ，本文 以逆 向分析原 理为基础 ，采用维恩滤波 器 ，从理论上提 出了一种 通过转换 函数能够 降低 噪声 扩张的反 向分析 方法 ， 并通过数字模拟证实 了此方法的实用性 。
ｈｌ ～ ｓ ｌＤ＼ ，
的 范围内， ｅ） （厂— 则：Ｏ＝ ｆ ｅ ｆ １
（ １ ）
利用 的数据 ｘＯ 测得 （和 （ 以及式（） ） ２ ，可计 算 式 中，＾ 本 过程脉冲 响应 函数 ，且 本过 程被 认 （一 ） 为是任意 的不 随时 间变化 的。式（） １博里叶变 换为：
为 了对 冲 击 荷 载 的 理 想 计 算 ， 利 用 转 换 函数 可 来 计 算 均 方 差 使 其 达 到 最 小值 。
。 ：
￡ ｏ ） ｛ ）（ｊ 一ｆ 『
（ ， ）
使用 式（） ２从测得 的应变 响应 （可直接计算冲 ｆ ）
击 载 ： ＝ （） ４ 原理 ，均方差 。 反 向体系 的输入值 在
图 １ 示。 所
１ 、冲击载荷 的逆 向分析原理 用 ｆ ） 代表任 意形状物体上 的冲击载 荷 ，ｅｆ （ 代 ）
表物体任一 点 的应变 响应 。如 果物体 的响应 线性地
依赖于冲击载 荷 ，则冲击载 荷与应变 响应之 间的关 系就可 以通过卷积 描述 出来 。设 ｌｔ ｉ 为线性系统 的 ） 输入 ， （ 为线 性系统 的输 出， Ｐｆ ） 如果把 定义在 ｔＯ ＜
此 ，寻找一个 在任意ａ 情况 下满足下 式 的转 换 函数
Ｇ ，： ） Ｏ Ｏ ）０ （ 即 Ｅ 一 — ） ｛ ：
将 （代 式８ 式６ 入 （： ） ） ）， ＝ｇ
（ ８ ）
— （ ｆ ９ ）
另外 ，通过式（ 计算 出的日 ） ３ ） 由于上面提到
的计算误 差 ，可 能在许多频率区 的值是非常小 的， 所 以用 计算 出的转 换函数来代替真 实的转换 函数 ， 转 换 函数 的计算 误差 会 通过在 式 （） ４ 内的分散 面而 被扩大 。我们可 以使用 带通滤波器 降低 测量过程 中 的噪声 ，但会破坏 真实 的信 号 。当要测量 的冲击载 荷是未 知数时 ，带通滤 波器的适应性 也就无法从客 观上进行判 断 。 ３ 、反 向的理想系统 本文 在研 究过程 中，提 出了一种 能使冲击载荷
二 、 理 论 分 析
总之 ，作用于任 意形状上的冲击载荷 是很难进 行 直接 测量的 ，但 由冲击 载荷引起 的应变 响应相 对 较容 易测量 ，因此 ，对于冲击 “口径测量 ”为任 意 荷载 的计算 可通过 以下两个步骤进行 ：
一
是对 于象弹性棒状 的物 体进行 口径测 量 ，并
且测量一下冲击荷载 ｌｔ ｉ 和应 变响应 ｅｆ ） （ 再利用式 （） ） ２ 计算 出转 换函数 曲 ； 二是对 于 由冲击 荷载 ｆ引起 的应变 响应 ｅｆ ） （ ） 进 行测量 ，应 用第 一步得 出的 转换 函 数通 过式ｆ） ２ 计算 出冲击载荷 。 ２ 、噪声对 于逆 向分析的影响 测量过程 的噪声在 某种程度上 是不可避 免的 。 用 ０ ｅｆ 别代表 准确 的冲击载荷和应变 响应 ， 和 （分 ） 用 ｆ ｙｆ ） （ 分别代表测 量过程 中得 到的输出数据 ， 和 ） 用 ｍ（ 和 ｎ ｆ ） （ 分别代表这 些数据 中涉及 的噪声 ，如
上式 中即使给 出准 确 的转换 函数 日（ ， 且在所 有频率下 Ｈ（ 均 不等于零 ，在Ｉ（ 非常小 的许 多 Ｈ 神Ｉ 频 率区 ，即 共振频率区 ，噪声 日（ 也会 通过 Ｈ （ 的分散面而被 扩大 。因此对 于冲击载荷的计算也就 会 产生很大 的误差 。
ｙ） （与测量误差【 Ｏ一 Ｏ］ ｆ ， ）， ） 正交时取得最小值。因
出转换函数
） 为：
） ＝
白）
（ ２ ）
・ 一
２ ２５ … ００
．曼 墨 … 堂一 受 ◆
维普资讯
ｆｔ ， １ Ｄ： ∞ ｔ ，
真 实的输入数据 ｆ ） 由下式给 出
ｙ ） （ — ＋ Ｏ＝ ｒ Ｏ ｎ）
由于 ｎｆ （ 是未 知量，即使在 ＾ｆ己知 的情 况下， ） （ ） 也不能用式（） ５计算 出 ｆＯ （ ，因此 ，可通过线 性反向 原理来计算冲击 载荷 ，并不是利用式（） ５计算 ｆｔ。 ｉ） 反 向体系可 以被 认为是 不变的，这样可通过下 面的
＝ ＝ ㈣
公 进 计 ： ＝二Ｏｔ 式 行 算 于）Ｊｇ ｙ— 二 （（ｆ
式 中 ，ｇｆ 表 示体系 的响应 函数 。 （ ）
（ ６ ）
通常 当
Ｏ时 ，Ｉ（ ｌ ０ （ ｌ ０ 但 是 ， Ｆ — ，Ｉ ＿ 。 ÷ ÷
即使在 高频区 ，Ｊ（ 与 Ⅳ 也不会 消失 。因此 ， 】 ｌ ｆ ｆ 在高频区 噪声也是 占主要地位 的 ，这也就意味着 在 高频 区利 用 公式（） 行直 接 计算产 生 的误 差是很 １进 大的。
维普资讯
研 究 动
Ｒ ｅ ｝￡ ＆ １ ｔ ｈ ） ０ ｛懿 耱 ｅ
＿
通过反 分 法讨 簿 向 析
赢 戴 葡
李 田泽 张立颖 口
一
、
引 言
擒要 本文分 析７琏意形状 鞠试上的 冲击载蕾曲泓 基过 程 提 出７一种 能
近年来 ，许 多专家学者在研 究 够蹲 是通 过 反 向分 析 法 利 用 物体 的 冲