冲击响应谱分析原理以及合成与振动控制
冲击响应谱控制系统仿真研究
控制仪输出驱动信号到功率放大器 , 功率放大器输出一 电流到振动台而使振动台动圈产生一推力 , 这环节可以用一 增益系数 G 表示 。 因此外激励可由下式计算 :
F ( t) = GS ( t) ( 10)
首先确定第一个分析频率点的延迟 t d1 , 以后各分析频率点的 延迟时间的确定依据下列公式 :
3 时域波形合成
合成小波法 ( WAVSY N) 是冲击时域波形合成的一种常用 方法 ,用该方法合成的时域波形可满足初始和最终速度 、 位 移为零的条件 ,因此可准确地在振动台系统上再现 。 该法采用的基本波形用下列式子表示 :
W ( t) m = 0 ( 0 < t < t dm ) W ( t) m = A m sin 2π fm ( t - t dm ) Nm ( 1)
t dm ≥ t d1 t d1 < t dm + Tm < t d1 + T ( 7) ( 8)
求解方程 ( 9) , 得出系统的响应加速度 X ¨ , 进而就可以计 算出冲击响应谱 Ass 。
5 冲击响应谱修正
根据规范合成一满意的时域波形以后 , 就可以以此为驱 动信号 , 工程上的作法是先将驱动信号转化为一小量级 , 在 小量级下均衡 , 均衡完成后 , 逐步将量级升至试验量级 , 通常 设四个预置量级 , 即 - 12dB , - 9dB , - 6dB , - 3dB ,0dB ,为了 做到对响应的有效控制 , 在每一个量级都要对驱动信号进行 修正 , 而不是简单意义上的递增 。
冲击响应谱控制就是对计算出的冲击响应谱 Ass 进行控 制 , 保证 Ass 满足规范要求 。 冲击响应谱控制有两种方法 : 传 递函数均衡法 ( TFE 法) 和波形幅值均衡法 ( WAE 法) , 本文采 用波形幅值均衡法 。 波形幅值均衡法分以下几步进行 : ①将合成的时域波形输入到振动台系统 , 计算出振动台 上控制点的响应波形 ; ②求得响应波形的冲击响应谱 , 与规范规定的冲击响应 谱进行比较 ; ③利用比较结果来修正合成时域波形的有关参数 , 将修 正后的时域波形输入到振动台系统 。 以上步骤多次重复 , 首先从低量级 ( - 12dB) 开始 , 逐步 升至满量级 ( 0dB) 。 由于 A m 值对冲击谱值影响最大 , 因此在 计算冲击谱值与规范冲击谱值作比较时 , 主要修正 A m 值以 达到修正时域波形的目的 , 假设冲击谱值在一定变化范围内 是线性的 , 设分析频率点 f mቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的冲击谱计算值为 ASSm , 该点的 冲击谱规范值为 Asm , 修正后的 f m 点对应的 A′ m 值可按下式 计算 :
冲击响应谱试验技术讲座讲稿
4.2.4 水平摆锤式冲击响应谱试验机
冲头 传感器 谐振板 试件 支架 缓冲器 底座
试验结果表明：
1) 响应谱的低频斜率随试验台的后座支撑阻尼的减小而降低，可以调 节后座支撑阻尼，调整响应谱斜率； 2) 其柺点频率可近似表示为f2≈1/2D（冲击脉冲宽度），并随冲击峰值 的增大而稍有前移。可以调节冲头和响应板之间的冲击垫调节冲击脉 冲宽度，从而调节拐点频率； 3) 响应板的厚度不宜过薄，否则会造成台体垂直于台面方向的加速度响 应过大，超过规范对横向运动比的要求； 4) 合理选择支撑刚度，使一阶频率低于100Hz，以避免响应谱曲线出现 低频峰值； 摆锤式冲击试验台可以较好的模拟爆炸冲击环境，其响应谱容差满足要求， 符合试验规范。并且摆锤式响应谱试验机有如下优点： 1) 目前响应谱试验机谐振台面较厚，并且为水平方向冲击，在水平方向 的响应量值在台面上各点差别较小，因此有比较好的均匀度； 2) 可以方便地调整响应谱斜率和拐点频率，能进行不同的响应谱试验； 3) 响应板可以根据需要加大，安装试品方便。
1.2 冲击响应谱的定义 顾名思义，冲击响应谱是冲击作用在一个系统上，系统 上产生的响应，响应的大小和系统的固有频率和阻尼有关， 因此以横坐标为系统的固有频率，纵坐标为响应的最大峰 值，画出的曲线就是冲击响应谱。 更加专业的定义为： 冲击响应谱是指一系列单自由度 质量阻尼系统，当基础受到冲击激励时各单自由度系统在 不同的固有频率下的响应峰值。
怎样根据等效损伤原则来确定冲击的参数？
【例4】 从真实冲击环境的数据中 找到所对应的fi所对应的Ai，设找 到的fi=43Hz，对应的A=198m/s-2， 假设需要用半正弦进行冲击试验， 从归一化的半正弦冲击谱曲线查到fnD＝0.78时，a（γ） =1.78，得 A=198/1.78＝108.6m/s-2，D=0.78/43=18ms。 同理可以求得后峰锯齿波和梯形波的等效冲击试验脉冲加速度 峰值和冲击脉冲宽度。
振动试验分类(正弦 随机 冲击 冲击响应谱 随机加随机 路谱仿真 瞬态冲击 振动台振动试验)
振动试验分类北京西科远洋机电设备有限公司 Jeff.jiang振动试验根据模拟振动环境的不同输出不同的激励波形，根据激励波形的不同振动试验可分为：1.正弦扫频试验正弦试验是最早的振动试验，传统的扫频正弦试验通过改变信号的频率、相位和幅值来实现。
正弦试验通过正弦信号发生器改变信号的频率和幅值，控制试件在频率范围内按要求振动。
正弦扫频试验在研究结构的共振峰特性时是尤为有效的。
结构共振点上会激发出很高的响应，在共振点实行定频振动，是疲劳试验的有效手段。
美国迪飞DP SignalStar 与 北京西科 Standard 2x 正弦试验的最重要特点是使用跟踪滤波器技术，使用固定的或者比例带宽的高品质数字跟踪滤波器可以确保在存在环境噪声的情况下仍然能精确地测量和控制正弦试验。
2.谐振搜索和驻留试验谐振搜索和驻留试验，首先通过正弦扫频获取评估谐振特征的传递函数，输入频率范围、幅值阈值和最低Q值(尖锐度)参数用于判断哪些模态会被评估为谐振峰。
谐振搜索和驻留在很多机械结构的疲劳试验中非常有效。
谐振搜索和驻留自动侦测谐振峰的偏移，并自动调整正弦激励信号的频率来跟踪谐振峰的偏移。
跟踪驻留试验在高周期关键部件如涡轮机叶片和汽车曲轴的疲劳试验中非常常见。
美国迪飞DP SignalStar 与 北京西科 Standard 2x谐振搜索和驻留主要集中在结构疲劳试验上。
疲劳试验中会自动跟踪谐振峰的偏移来驻留激励，同时可以限制幅值和频率的偏离度来终止试验。
3.多正弦试验疲劳试验时，如汽车厂商的发动机部件试验，多个频率的正弦同步扫频可以大大减少试验时间。
在德国汽车制造商组织的推动下，该方法目前正越来越广泛地为其他谐波试验所应用。
依据一家知名的德国汽车制造商的要求。
多频率正弦试验已经发展为汽车发动机组件可靠性试验的一个重要方法。
这一试验方法的目的是在不影响试验效果的前提下降低试验时间和开发成本。
DP的SignalStar多频率正弦控制软件减少了试验时间，且不牺牲试验控制精度和试验效果。
冲击响应分析方法及其应用
在 ５０Ｔ的轧制力不断作用下，其使用寿命有多长等等，都需要做冲击试验。 ００
所以 小至日 用品， 大至炸弹、 大型设备都要做冲击试验１ 总之， 着Ｉ业化进 ２ １ 。 随 一
程和人们对可靠性认识的提高， 可靠性试验， 包括冲击试验会越来越重视， 这就 是为什么工业化发达国家在可靠性试验方面更重视， 手段更先进， 更完善的原因。 冲击试验可以 采用经典波形控制 〔 半正弦、 后峰锯齿波、 梯形波） 试验技术，
ｄｓｕ ｓｄ ｉｃ ｓｅ ．
Ｃ ａｔ ４ ｉ ｔ Ｒ ｓ ｈ ｉ ｎ ａ ｌ ｅ ｉ ｅ ｏ， ｇ ｓ ａｄ ｓ ｄ ｓ Ｓ Ｓ ｔ ｓ ａｄ ａ ｚｓ ｍ ｔ ｄ ｐｏｒ ｓ ｈｐ ｒ ｔ ｅ ｈ ｅ ｕ ｅ ｙ ｅ ｓ ｎ ｙ ｔ ｎ ｓ ｈ ｒ ｅ ｎ
ｐｉ ｉｅＰａｔａＳ Ｓ ｔ ｓ ｉｒ ｌｅ ｕｉ Ｗ Ｖ Ｙ ． ｒ ｃ ｌ ｒ ｉ ｌ ｓ ｈ ｉ ｓ ｉ ｄ ｎ Ａ Ｓ Ｎ ｎ ｐ ． ｃ Ｒ ｙ ｅ ｓ ａｚ ｓ ｇ ｃ ｎ ｅ Ｃ ａｔ ５ ｌ ｅ ｔ ｔ ｃ ｅ ｆｎｔ ｎ ｈｃ ｔ ｒ －ｍ ｃ ｔ ｌ ａａ ｓｓ ｓｕｔｒ ａｄ ｃｏ ｏ ｓｏｋ ｔ ｌｉｅ ｎ ｏ ｈｐ ｒ ｎ ｙ ｈ ｒ ｕ ｎ ｕ ｉ ｆ ｅ ｅ ｅ ｅ ｔ ｓ ａ ｏｒ
ｓｓｍ ｄ ｉｌ ｔｌ ｓ ｔ ； ｈ ｈ ｅ ａｄ ｌｉｅ ｆｍ ｎｅ ｙｔ ａ ｄ ｔ ｃｎｏｔｔ ｅ ｔ ｉ ｓ ｄ ｒ － ｐｒ ｒａｃ ｏ ｅ ｎ ｉ ａ ｏ ｒ ｅ ｙ ｍ ｈ ｇ ｐ ｎ ｅ ｔ ｅｏ ｇ ｓ ｓ ｅ ｅ ａ ｍ ｆ ｓｏｋ ｒ ｌｉｅ ｔｌ ｅ ｂｓ ｏ Ｄ Ｐ ｐ ａ ｓ ｄ ｄ ｈｃ ｔｔ －ｍ ｃｎ ｏｓｓｍ ｅ ｎ ｃｉ ｒ ｔ ｉ ． ｅ ｅ ｔ ｏ ｒ ｙｔ ａ ｄ Ｓ ｈ ｓ ｕ ｅ ｓ ａ ｅ Ｃ ａｔ ６ ｓ ｏ ｌ ｉ ｏ ｈ ｐｐｒ ａａ ｓ ｈ ｕ ｒ ｅ ａ ｈ ｇ ｅ ａ ｃ ｓｎ ｔｓ ｅ ａｄ ｌ ｅ ｔ ｆｕ ｒ ｅｒ ｏ ｈｐ ｒ ｉ ｅ ｖ ｃｎ ｕ ｏ ｆ ａ ｎ ｎ ｙ ｓ ｔ ｅ ｃ ｆ ｉ ｅ ｓ
冲击响应分析方法及其应用
冲击响应分析方法及其应用冲击响应分析是一种常见的结构动力学分析方法，用于评估结构在受到冲击荷载作用时的响应情况。
冲击荷载可以是突然施加在结构上的冲击力，也可以是结构自身发生突然变化引起的响应。
冲击响应分析方法主要包括模态分析法、有限元分析法以及模型试验法等。
模态分析是一种基于自由振动的分析方法，通过计算结构在不同模态下的特征值和特征向量，得到结构在不同模态下的振动特性。
在冲击响应分析中，可以利用模态分析的结果来得到结构在受到冲击荷载时的响应。
有限元分析是一种基于数值计算的分析方法，通过将结构离散为有限数量的单元，并建立单元之间的相互关系，求解结构的运动方程。
在冲击响应分析中，可以使用有限元分析来模拟冲击荷载施加在结构上的过程，并计算结构在冲击荷载作用下的响应。
模型试验是一种通过实际制作结构模型进行测试的分析方法，可以直接观测结构在受到冲击荷载时的响应情况。
在冲击响应分析中，可以使用模型试验来模拟冲击荷载对结构的作用，并研究结构在冲击荷载下的响应特性。
冲击响应分析方法在工程实践中有广泛的应用。
例如，在地震工程中，可以使用冲击响应分析方法评估建筑物在地震荷载下的响应情况，研究结构的抗震性能。
在航空航天工程中，可以使用冲击响应分析方法分析飞行器在起飞、降落等环境下的冲击响应情况，评估结构的稳定性和安全性。
在交通工程中，可以使用冲击响应分析方法评估桥梁在车辆冲击下的响应情况，研究桥梁的耐久性和安全性。
总之，冲击响应分析方法是一种常见且重要的结构动力学分析方法，可以用于评估结构在受到冲击荷载作用时的响应情况。
通过适当选择和应用不同的冲击响应分析方法，可以更好地了解结构的动态特性，并指导工程设计和结构优化。
悬臂梁的振动特性与冲击响应分析
悬臂梁的振动特性与冲击响应分析悬臂梁是一种常见的结构，在工程中被广泛应用。
了解悬臂梁的振动特性和冲击响应对于优化设计和安全性评估都具有重要意义。
本文将从悬臂梁的基本模型开始，介绍振动特性和冲击响应的分析方法，并讨论相关应用和工程实践。
悬臂梁的基本模型如下图所示：[插入悬臂梁的示意图]悬臂梁由一根固定在一端的横梁构成，另一端则悬空。
挠度是描述悬臂梁振动特性的重要参数之一。
当悬臂梁受到外界扰动时，会产生挠度。
悬臂梁的挠度可以用弯曲方程来表示，其中包括力的作用以及梁的力学性质和几何形状等因素。
在振动分析中，悬臂梁的振动方程可以通过应力-应变关系和质量与加速度之间的平衡等原理推导得出。
最常见的振动方程为欧拉-伯努利梁方程，可以表示为：其中，EI是悬臂梁的弯曲刚度，ρ是悬臂梁的线密度，w(x, t)是挠度函数，P(x, t)是作用力函数。
这个方程可以通过使用适当的边界条件（如悬臂梁的约束条件）来求解。
解上述振动方程可以得到悬臂梁的固有频率和模态形式。
固有频率是指悬臂梁自由振动的频率，与其材料、几何尺寸和边界条件等有关。
模态形式则是指悬臂梁在不同固有频率下的振动形态。
冲击响应是指悬臂梁在外界冲击力作用下的振动响应。
冲击力可以是任意形式的，由于悬臂梁的振动特性会对冲击力产生不同的反应，因此需要对冲击力进行分析和建模。
在冲击响应的分析中，一种常用的方法是使用能量法。
该方法通过考虑冲击能量的输入和输出来确定悬臂梁的响应。
首先，将冲击力分解为一系列正弦波成分，并使用频谱方法将冲击力转化为频域中的扰动。
然后，通过求解悬臂梁的振动方程，可以得到不同频率下的响应频谱。
最后，通过将响应频谱和冲击力的频谱进行叠加，可以得到悬臂梁的总响应。
冲击响应的分析可以用于评估悬臂梁的结构安全性。
例如，在桥梁工程中，经常会考虑车辆行驶时对悬臂梁的冲击响应。
通过分析悬臂梁的冲击响应，可以确定悬臂梁的固有频率和模态形式，进而评估悬臂梁的结构健康状态。
Sec10_SRS.冲击谱分析
具有n个自由度
=
……
f1 f2
f3
fm-1 fm
只需要m个单自由度弹簧振子
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8
f2 f1
2
)
1
=
20 log10 (3000 / 40) log2 (2000 / 100)
= 8.677dB / Oct
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SEC 10 冲击谱响应分析
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振动分类—按载荷形式和响应类型 Classification of vibration
响应谱的编制
具有特定阻尼比和固有频率 SDOF systems
u3(t) u3max t
UB=Tower Response
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3
冲击谱响应分析的两个阶段
⚫ 冲击响应谱分析的整个过程可以分为两个阶段 一、冲击谱编制
‒ 这是总体部门的工作 ‒ 通过瞬态分析进行冲击谱的编制，并作为设备部分分析的输入
[整理版]冲击响应谱
![[整理版]冲击响应谱](https://img.taocdn.com/s3/m/0be98fc1b04e852458fb770bf78a6529647d3500.png)
冲击响应谱1简介冲击响应谱通常简称“冲击谱”，它是工程中广泛应用的一个重要概念。
国家电工委员会（IEC）、国家标准化组织(ISO)所属的技术委员会以及我国的国家标准，都已经把冲击谱作为规定冲击环境的方法之一。
因此，冲击谱是对设备实施抗冲击设计的分析基础，也是控制产品冲击环境模拟实验的基本参数。
2冲击谱详解所谓冲击谱，是将冲击源施加于一系列线性、单自由度质量-弹簧系统时，将各单自由度系统的响应运动中的最大响应值，作为对应于系统固有频率的函数而绘制的曲线，即称为冲击谱。
由定义可知，冲击谱是单自由度系统受冲击作用后所产生的响应运动在频域中的特性描述。
它不同于冲击源的傅里叶频谱，其区别在于：傅里叶频谱仅仅研究冲击源本身在频域中的能量分布属性，只是冲击源函数在频域中的展开，它不涉及任何一个要研究的机械系统的响应。
虽然冲击频谱与傅里叶频谱两者都是频率的函数，但有着明显的区别。
换言之，冲击谱是一系列固有频率不同的单自由度线性系统受同一冲击激励响应的总结果。
产品受冲击作用，其冲击响应的最大值意味着产品出现最大应力，即试验样品有最大的变形。
因此，冲击响应的最大加速度Amax与产品受冲击作用造成的损伤及故障产生的原因直接相关，由此引出了最大冲击响应谱。
3最大冲击响应谱又可以作如下细分1.正初始冲击响应谱（+I）是指激励脉冲持续时间内，一系列被激励单自由度系统与激励脉冲同方向上出现的最大响应值。
Amax(+I)与相应系统的固有频率fn的关系曲线。
2.正残余冲击响应谱（+R）是指激励脉冲持续时间结束后，一系列被激单自由度系统与激励脉冲同方向上出现的最大响应值Amax（+R）与相应系统的固有频率fn的关系曲线。
3.负初始冲击响应谱（-I）是指激励脉冲持续时间内，一系列被激励单自由度系统与激励脉冲反方向上出现的最大值Amax（-I）与相应的系统固有频率fn的关系曲线。
4.负残余冲击响应谱(-R)是指激励脉冲持续时间结束后，一系列被激单自由度系统与激励脉冲反方向上出现的最大值Amax（-R）与相应的系统固有频率fn的关系曲线。
冲击响应谱试验技术
专题讲座冲击响应谱试验技术西北工业大学航天学院吴斌2009年4月20日目录1 冲击响应谱概述 (2)1.1 引言 (2)1.2 冲击响应谱的定义 (3)1.3 冲击响应谱的特点及用途 (8)1.3.1 冲击响应谱的坐标系 (8)1.3.2 冲击响应谱特点分析 (9)1.3.3 冲击响应谱的用途 (10)1.4 冲击试验的等效损伤原则 (11)1.4.1 根据冲击响应谱进行试验确定 (11)1.4.2 等效损伤原则 (13)2 冲击响应谱的算法 (16)2.1冲击响应谱数字分析中的参数选择 (18)2.2 不同Q值间冲击响应谱的转换 (19)3 冲击试验规范 (21)4 冲击响应谱的试验方法 (24)4.1 振动台模拟 (25)4.2 机械式撞击试验装置 (26)4.2.1固定谐振频率试验装置 (27)4.2.2可调谐式试验装置 (28)4.2.3用跌落式冲击台进行冲击响应谱试验 (28)4.2.4水平摆锤式冲击响应谱试验机 (30)1 冲击响应谱概述1.1引言航空、航天、电子等行业产品在生产、运输等过程中存在着各种冲击，而这对产品的质量和可靠性有着很大的负面影响。
为了解决这一问题，在此基础上产生并发展起了冲击试验。
经过一百多年的发展，冲击试验技术已经相当成熟了，它也在国防、民生等行业发挥着不可替代的作用。
然而传统的冲击试验，主要是以简单脉冲产生的冲击效果来模拟实际的冲击环境，这种方法有很大的局限性，有被冲击响应谱规范试验技术所代替的趋势。
这主要表现在冲击响应谱较传统的冲击规范有如下几种合理性和优势：1)研究冲击的目的不是研究冲击波形本身，而更注重的是冲击作用于系统的效果，或者说研究冲击运动对系统的损伤势。
而用冲击的时间历程来描述损伤势不但困难，而且有时会得出错误的结论。
而冲击响应谱规范则能很好的避免这样的错误；2)传统的冲击规范严格规定脉冲的类型，而相应谱规范则对冲击脉冲的类型和产生冲击的方法不做严格要求，因此做实验的灵活性增大；3)冲击响应谱是响应等效的，对产品的作用效果也等效，因此冲击响应谱模拟比规定冲击脉冲来模拟更接近实际冲击环境；4)对于工程设计人员来说，通过冲击响应谱的分析，可以对设备各部件所承受的最大动力载荷能够有比较准确的把握，从而预测出冲击潜在的破坏；同时还能提供给工程设计人员一个比较灵活的技术，以确保试验的可重复性。
车载设备冲击响应谱分析及其应用
车载设备冲击响应谱分析及其应用高军强;汤霞清;黄湘远;郭理彬【摘要】针对战车车载设备恶劣的冲击环境,研究了冲击响应谱分析方法及其在抗冲击设计中的应用.从冲击响应谱的计算、统计估计和时域合成3个方面研究了冲击响应谱技术.基于战车发射炮弹过程中测试得到的冲击数据计算了参考冲击响应谱.分析结果表明,设备固有频率应该避开1140 Hz、1522 Hz等危险频率,隔冲系统的固有频率需要低于300 Hz,并避开35 Hz与84 Hz附近的频带,该结果在冲击环境模拟试验中作为基本参数,可以有效解决使用经典脉冲波形进行控制时存在的低频过冲击问题,具有较大的工程应用价值.【期刊名称】《火炮发射与控制学报》【年(卷),期】2013(000)002【总页数】4页(P42-45)【关键词】战车;车载设备;冲击响应谱;抗冲击【作者】高军强;汤霞清;黄湘远;郭理彬【作者单位】装甲兵工程学院控制工程系,北京 100072;装甲兵工程学院控制工程系,北京 100072;装甲兵工程学院控制工程系,北京 100072;装甲兵工程学院控制工程系,北京 100072【正文语种】中文【中图分类】TJ81+0.3;TB123战车在战场上面临着恶劣的冲击环境，战车的生命力不仅体现在战车结构的抗冲击性能上，更体现在各种车载设备的抗冲击性能上。
车载设备在设计研制阶段一般通过从系统结构设计的角度提高其刚度、强度或采用隔冲系统提高抗冲击能力。
设计完毕之后需要在实验室环境下进行冲击试验，对设备的抗冲击性能及可靠性进行预检，使一些不良后果得到预先控制。
在设计及试验验证过程中必须要有可以反映实际冲击环境的数据作为基础，即必须寻找一个能够恰当地衡量冲击强度的尺度或标准作为分析、比较和统计的基础。
国内外对于这个标准的选择都没有统一，一般可选择的有冲击响应谱、傅里叶谱和能量谱密度，但以冲击响应谱的应用更为广泛。
这是由于傅里叶谱与能量谱密度是对冲击信号特性的描述，而冲击响应谱反映的则是冲击对于设备的作用效果，更符合工程上的实际需求。
冲击响应谱
四、SRS图形构造介绍
对于任何冲击输入，我们都可以利用数学 公式计算出它们的响应峰值加速度，从而 构造出冲击响应谱曲线。由于每个弹簧/质 量系统都各有其固有频率，对于同一冲 击输入就有不同的冲击响应，因此我们可 以根据动力学原理的数学计算得到冲击响 应并绘制响应峰值。
四、SRS图形构造介绍
常用的方法是对应于相同的冲击 输入，从较低的固有频率开始， 记录其冲击响应峰值Gr，然后逐步增 加固有频率，得到一系列与固有频率 fn对应的冲击响应峰值G，然后进行光 滑连接，即得冲击响应谱图。如图所 示。
什么是冲击响应谱
利用不同固有频率的单自由度系统 来计算冲击输入下产生的冲击响应。 它为我们在频率域内提供了一个相 对于冲击输入的响应估计。 这样当包装件受到冲击时，便能根 据冲击响应谱估计产品和产品内不 同元件的响应情况。
三、计算方法
对于一弹簧/质量系统，其冲击输出加速 度Gr(t)相对于冲击输入加速度Gi(t)可通 过牛顿定律得到。如图所示 。
七、利用SRS寻找脆值的方法
七、利用SRS寻找脆值的方法
通过共振试验确定固有频率 将模拟产品放在包装内进行跌落试验 记录冲击输入，注意峰值G 得到SRS图，将已知元件脆值与响应G 值作比较 响应的冲击输入峰值G作为产品脆值
七、利用SRS寻找脆值的方法
七、利用SRS寻找脆值的方法
当今的趋势是大多数供应商会标明每 个产品的脆值。也可以结合破损边 界理论，利用SRS确定临界曲线而得 到脆值，而不用任何跌落试验，只 需 两 个 公 式 ： ΔVp=Gcg/2πfc ， Gp=Gc/2。
那么能否建立一个保守性小、更精 确，且能减少反复试验的新方法呢？
当然可以，它就是冲击响应谱理论。其 实牛顿早在他的论文中就提到过冲击响 应以没有得 以进一步发展
冲击响应谱合成
冲击响应谱合成电子电工产品环境试验第二部分 :试验方法试验Ei:冲击冲击响应谱合成1 范围GB/T2423的部分规定了合成冲击响应谱(SRS)实验.适用于需要模复杂瞬态激励的样品。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过GB/T2423的本部分的引用而成为本部分的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不住日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。
GB/T2421—1999 电工电子产品环境试验总则(idt IEC 60068—1:1998) GB/T2423(10—2008电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Fc:振动(正弦) ( IEC 60068—2—6:1995，IDT)GB/T2423.5—1995 电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Ea和导则:冲击 (idt IEC 60068—2—27:1987)GB/T2423.43—2008电工电子产品环境试验第2部分:试验方法振动、冲击和类似动态试验样品的安装(IEC 60068—2—47:1999，IDT)GB/T2423.56—2006电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Fh:宽频带随机振动(数控)和导则( IEC 60068—2—64:1993，IDT)IEC60068—2—57:1999 环境试验第2部分:试验方法试验Ff:振动时间历程法ISO 266:1997 声学优选频率ISO 2041:1990振动和冲击词汇3 术语和定义在LSO2041:1990，GB/T2423.102008,GB/T2423.5—1995和GB/T2423.56—2006中给出的术语和定义，与以下定义一起使用。
3.1-3dB带宽 -3dBbandwidth在频率响应函数中对应于一个共振峰值的最大响应0,707倍的两点间的频带宽度。
航空航天结构冲击响应与振动控制研究
航空航天结构冲击响应与振动控制研究航空航天结构冲击响应与振动控制是航空航天工程领域中的重要研究方向。
随着飞行器技术的不断发展，航天器和飞机的结构系统面临着越来越复杂的工况和挑战。
冲击响应与振动控制的研究旨在保证航空航天结构在各种外部冲击和振动环境下的安全可靠运行。
冲击响应是指在外部冲击下，结构系统产生的非线性反应。
这些冲击可以来源于飞行过程中的颠簸、空气动力学力、飞行器相互干扰等多种因素。
冲击响应的研究可以帮助工程师了解结构在不同冲击条件下的响应特性，为结构设计和改进提供指导。
同时，冲击响应研究还可以帮助优化飞行器的动力学性能，提高其稳定性和可靠性。
振动控制是指通过各种措施和技术手段来减小结构系统在振动环境下的动态响应。
振动控制为航空航天系统提供了更好的结构设计和改进方案。
航空航天结构在振动环境下容易产生疲劳破坏，振动控制技术可以降低结构的振动幅值，减小疲劳破坏的风险。
此外，振动控制还可以提高结构的舒适性，保证乘员的安全和舒适度。
在航空航天领域，对结构冲击响应与振动控制的研究有多种方法和技术。
其中，模拟实验和数值模拟是两个常用的手段。
模拟实验可以通过使用冲击设备或振动台来模拟实际工况下的冲击和振动环境，从而获得真实测试数据。
数值模拟可以通过建立结构系统的数学模型，运用有限元分析、多体动力学模拟等方法，预测结构在不同工况下的冲击响应和振动特性。
这些方法可以相互印证，互为补充，从而提高研究结果的科学性和可靠性。
在航空航天结构冲击响应的研究中，还可以探索不同材料性能对结构响应的影响。
例如，复合材料具有优异的机械性能和轻量化特点，但其冲击响应与传统金属材料有所不同。
研究工程师可以通过实验和数值模拟，分析不同材料在冲击下的破坏机制和性能表现，为航空航天结构的材料选择和设计提供参考依据。
此外，在振动控制的研究中，还可以探索并应用主动振动控制技术、被动振动控制技术以及半主动振动控制技术等。
主动振动控制技术通过传感器和执行器主动干预结构系统，实时调节振动控制系统的特性，从而实现结构的振动抑制。
【技术】冲击响应谱校准技术的研究
【关键字】技术冲击响应谱校准技术的研究厉巍陈永久朱永晓（贵州航天计量测试技术研究所，贵州贵阳550009）摘要：冲击响应谱试验已经成为大多数航天产品必做的力学环境试验项目之一，传统的冲击试验缺乏对冲击环境模拟的真实性，本文介绍了冲击响应谱的原理和冲击响应谱试验设备；用labVIEW为平台，编写了冲击响应谱校准软件，为冲击响应谱试验机的校准与数据分析提供了通用性较好的校准分析方法，并基于PXI系统设计了冲击响应谱校准装置。
关键词：航天产品LabVIEW 冲击响应谱校准PXI系统0引言冲击响应谱试验机是用于完成冲击响应谱试验的环境试验设备，冲击响应谱是对产品实施抗冲击设计的分析基础，也是生产中冲击环境模拟试验的基本参数，在航空、航天重点型号科研生产及有关重大科技专项中，冲击响应谱试验已经成为必做的环境试验之一。
产品在实际应用过程中受力情况复杂，其中，冲击激励会使设备激起强迫振动和固有频率响应，使产品性能和结构强度受到不同程度的损害甚至失效。
航空、航天、电子等行业产品在生产、运输等过程中存在着各种冲击，而这对产品的质量和可靠性有着很大的负面影响。
为了解决这一问题，在此基础上产生并发展起了冲击试验。
近年来，随着对环境试验的认识不断提高，对冲击环境的模拟也提出了更高的要求，冲击响应谱试验也来越被关注。
1 冲击响应谱原理冲击信号与一般的振动信号在许多方面具有不同的特性，工程中研究冲击信号的目的并不是研究冲击波形本身，而是更加注重冲击作用于系统的效果，或者说是研究冲击运动对系统的损伤势。
不论用冲击的时间历程还是用频谱都难以描述冲击的损伤势，因此必须使用能够衡量冲击效果的冲击响应谱。
冲击响应谱系指一单自由度质量弹簧阻尼系统，当公共基础受到冲击激励时产生的响应峰值作为单自由度系统固有频率的函数绘出的图，其物理模型如图1所示。
图1 冲击响应谱的物理模型数学模型可归结为如下微分方程的解：式中，；；2 冲击响应谱试验设备冲击响应谱环境模拟试验比较复杂，试验设备的类型也较多，目前冲击响应谱试验通常使用的设备主要有电动振动试验台和机械式试验机两大类，其中机械式试验机主要分谐振式冲击响应谱试验机和摆锤式冲击谱试验机两种。
冲击响应谱合成
冲击响应谱合成电子电工产品环境试验第二部分 :试验方法试验Ei:冲击冲击响应谱合成1 范围GB/T2423的部分规定了合成冲击响应谱(SRS)实验.适用于需要模复杂瞬态激励的样品。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过GB/T2423的本部分的引用而成为本部分的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不住日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。
GB/T2421—1999 电工电子产品环境试验总则(idt IEC 60068—1:1998) GB/T2423(10—2008电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Fc:振动(正弦) ( IEC 60068—2—6:1995，IDT)GB/T2423.5—1995 电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Ea和导则:冲击 (idt IEC 60068—2—27:1987)GB/T2423.43—2008电工电子产品环境试验第2部分:试验方法振动、冲击和类似动态试验样品的安装(IEC 60068—2—47:1999，IDT)GB/T2423.56—2006电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Fh:宽频带随机振动(数控)和导则( IEC 60068—2—64:1993，IDT)IEC60068—2—57:1999 环境试验第2部分:试验方法试验Ff:振动时间历程法ISO 266:1997 声学优选频率ISO 2041:1990振动和冲击词汇3 术语和定义在LSO2041:1990，GB/T2423.102008,GB/T2423.5—1995和GB/T2423.56—2006中给出的术语和定义，与以下定义一起使用。
3.1-3dB带宽 -3dBbandwidth在频率响应函数中对应于一个共振峰值的最大响应0,707倍的两点间的频带宽度。
Sec14_冲击响应谱分析
● 使用模型中选定自由度的瞬态响应作为输入时间历程,生成频谱曲 线。
● 任何一个瞬态求解序列都可以生成频谱
S14-8
从大结构的瞬态分析中创建频谱
● 响应谱分析分两个步骤
Step 1：创建频谱，即用瞬态分析创建频谱 Step 2：应用频谱，即用第一步创建的频谱来评估结构响应
● 通过确定大结构和与其连接的结构的响应来创建频谱，如发动机和 泵
● 频谱创建后，应用于一系列单自由度振荡器系统，作用在小结构和 大结构的连接位置。每个单自由度振荡器的峰值响应由它的瞬态响 应ui(t)计算得到。振荡器的基础运动uB(t)来源于大结构(如建筑物， 地球)的载荷或基础激励。
$
$ Use DTI to specify the damping fraction and spectra frequency (SDOF oscillator damping and natural frequency) table.
$ Also, use this entry to specify the GRID's for which spectra will be calculated.
NAS122, Section 14, August 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
S14-17
案例分析：Step 1-创建频谱
● 在固支端Z方向上加载加速度强迫运动，频率为250Hz
..
sit) n , ( 2 f 22H 5 ,0 s 0 z e t c 0 .0s 0 e4
探讨机械运作原理的振动与冲击响应
探讨机械运作原理的振动与冲击响应在机械工程领域中，振动和冲击响应是两个重要的研究方向。
振动是指物体在一定时间内围绕某个平衡位置以一定规律来回摆动的运动方式，而冲击响应则是物体在受到外力作用后产生的短暂而强烈的反应。
机械运作中的振动是不可避免的，它会导致机械的磨损、噪音和疲劳破坏等问题。
因此，对机械振动的控制和减小具有重要意义。
振动的产生与机械的结构、工作方式以及作用力等有关。
例如，旋转机械的振动主要是由不平衡质量引起的，而振动加速度的大小与工作频率以及受力频率之差有关。
振动的冲击响应是机械工程中另一个重要的研究方向。
冲击响应是指物体在受到突然冲击或外力作用时产生的瞬态响应，通常表现为物体的振幅和频率突然增大。
冲击响应对机械系统的破坏性较大，容易引起结构的断裂和变形等问题。
因此，研究和控制冲击响应也是机械工程中不可忽视的方面。
对于机械振动和冲击响应的研究，通常可以通过实验和数学模型两种方式来进行。
实验方法通过在实际机械系统中设置传感器并记录振动和冲击响应的数据，然后对数据进行分析和处理，从而得到振动和冲击响应的特征。
数学模型方法则是通过建立数学方程来描述机械系统的振动和冲击响应，并通过数值计算的方式得到系统的振动和冲击响应。
在实际应用中，工程师们通过对机械系统进行优化和改良，以控制和减小振动和冲击响应。
例如，在车辆设计中，工程师可以通过减少不平衡质量、增加结构的刚度和阻尼等方式来降低振动和冲击响应。
在建筑工程中，可以采用吸振器、减震器等装置来控制结构的振动和冲击响应。
总的来说，机械系统的振动和冲击响应是机械工程领域中的重要问题。
研究和控制机械系统的振动和冲击响应可以提高机械系统的稳定性、可靠性和寿命，对于保障机械设备的安全运行具有重要意义。
因此，继续深入研究并采取相应的措施来优化和改良机械系统的振动和冲击响应是一个不断探索的方向。
振动和冲击响应是机械运作原理中的两个重要问题，对于机械系统的稳定性和可靠性具有重要影响。
冲击响应谱分析
ｓｉ ｌ ｔ ｒ ｍ ｈｅ ｓ ｏｃ ｏｎ ｔ ｍｕ ａ ｉ ｆ Ｏ ｔ ｈ ｋ ｃ ｄｉｏｎ ｗｈｉｈ ｕｓ ｄ ｉ ｒ ｉ ｏ ｌｔ ｓ ｏ ｔ ｅ ｄａ ｏｎ ｉ ｃ ｅ ｎ ｔａｄｔ ｎａ ｅ ｔ ｃ ｈ ｍｎｉｃ ｉ ｈ ｈ ｋ ａｎ ａｎ ｇ ｉ ｉ ｆ ａｔ ｏｎ ｏｆｔ ｅ ｓ ｏｃ ｄ ｃ ｅｔｍｏｒ ａ ｌ ｅｒ ｌ ｅ ｙ ｓ ｍｕａｔ ｅ ｅ ｅｃ ｎｔ ｓｗａ ｉ ｌ ｉ ｆ ｔ ｈｉ ｖ ｉ ｙ
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冲 击 响应 谱 分 析
Ａ ｎａ ｙｓ ｓ ｏｆ ｌ ｉ Ｓｈｏｃ Ｒ ｅ ｐｏｎｓ ｐｅ ｒ ｋ ｓ ｅ Ｓ ｃｔｕｍ
李伟 森 ， 冬 冬， 张 王丹 丹 （ 国 电子科 技 集 团 公 司第 二十 七研 中 究所 ，河 南 郑州 ４ ０ ０ ） ５ ０ ５
ＬｉＷｅ—ｅ ， ａ ｇＤｏ ｇｄ ｎ ， ｎ ｎｄａ Ｔｈ ７ｈＲｅｅｒｈ Ｉｓｔｔ ｏ ｈｎ ｉｓｎＺｈ ｎ ｎ — ｏ ｇＷａ ｇＤａ － ｎ（ ｅ２ ｔ ｓａｃ ｎｔｕｅ ｆＣ ｉａ ｉ Ｅｌｃｒｎｃ ｅｈ ｏｏｙＣｏｐ ｒｔ ｎＨｅ ａ ｈ ｎ ｚ ｏ ５ ０ ５ ｅｔ ｉｓ ｃｎ ｌｇ ｒｏａｉ ， ｎ ｎＺ ｅｇ ｈ ｕ４ ００ ） ｏ Ｔ ｏ
空 间内 释放 出相 当大 的能 量 。 由于 冲击 运 动会 给设 备带 来 的一定 的损 伤 和破 坏 ，故我 们需 要 研究 设 备所 处 的 冲击环
境 ，并通 过模拟 环境来 检查其 耐 冲击 能力 。
法 是 求 出冲击 运 动 的傅 里叶 频谱 函 数 ，假设 已知 冲击 函数
为“） ｔ ，其傅 里叶频谱 函数 的变换式 为式２ ：
冲击响应谱及冲击等效分析
冲击响应谱及冲击等效分析一、冲击响应谱的概念和计算方法冲击响应谱是一种以频率为自变量、结构响应加速度为因变量的函数关系图表。
它描述了结构在不同频率下的响应情况，能够反映出结构的固有振动特性和受到冲击载荷后的响应程度。
冲击响应谱是对输入冲击载荷进行频率分解并与结构的频率响应进行综合，可以提供结构的最大响应加速度、速度和位移等信息，对结构的抗震性能评估和设计起到重要作用。
冲击响应谱的计算方法主要有三种：双积分法、分析方法和快速傅里叶变换（FFT）法。
双积分法是最常用的计算方法，通过对输入冲击载荷进行二次积分得到结构的响应加速度，并采用数值积分的方法得到冲击响应谱。
分析方法则是通过对结构的动力特性和传递函数进行计算，得到冲击响应谱。
FFT法则是通过对输入和输出信号进行频谱分析，直接得到结构的冲击响应谱。
二、冲击等效分析的原理和应用冲击等效分析是指将复杂的冲击载荷转化为等效的方波或冲击响应谱，从而简化结构的分析和设计。
它的原理是通过选择适当的形状、幅值和冲击时间来描述实际的冲击载荷，使得等效载荷与实际载荷的结构响应相近。
冲击等效分析可以在结构设计、抗冲击能力评估和防护设计等方面发挥作用。
冲击等效分析在结构设计中的应用主要体现在以下几个方面：1.结构动力响应分析：通过将实际冲击载荷转化为等效载荷，可以对结构进行动力响应分析，得到结构的响应特性和抗冲击能力。
2.结构振动控制设计：通过对结构的冲击响应谱进行分析，可以确定结构的共振频率和固有振动特性，从而针对性地进行振动控制设计。
3.结构抗震设计：将地震载荷转化为冲击响应谱，可以评估结构在地震时的响应情况，进一步指导结构的抗震设计和加固策略。
4.防爆设计：将爆炸载荷转化为冲击响应谱，可以评估结构在爆炸时的响应情况，设计安全防护措施和爆炸安全系统。
总之，通过冲击响应谱和冲击等效分析方法，可以对结构在冲击载荷作用下的响应进行定量评估和研究，为结构设计和防护措施提供科学依据。
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冲击响应谱(SRS)是一个瞬态加速度脉冲可能对结构造成破坏的图示。
它绘制了一组单自由度(SDOF)弹簧的峰值加速度响应，就像在刚性无质量的基础上一样,质量阻尼器系统都经历相同的基本激励。
每个SDOF系统具有不同的固有频率;它们都有相同的粘滞阻尼因子。
频谱的结果是在固有频率(水平方向)上绘制峰值加速度(垂直)得出的。
一个SRS是由一个冲击波产生，使用以下过程: 指定SRS的阻尼比(5%是最常见的)、使用数字滤波器模拟频率单自由度、fn和阻尼ξ。
应用瞬态作为输入，计算响应加速度波形。
保留在脉冲持续时间和之后的峰值正负响应。
选择其中一个极值，并将其绘制成fn的频谱振幅。
对每个(对数间隔)fn重复这些步骤。
由此产生的峰值加速度与弹簧-质量阻尼系统固有频率的曲线称为冲击响应谱，简称SRS。
一个SDOF机械系统由以下组件组成:
①质量,米
②弹簧,K
③阻尼器,C
Fn,固有频率和临界阻尼因子,ξ,描述一个应用系统,可以从上面的参数计算。
对于小于或等于0.05的小阻尼比，频率响应的峰值发生在fn的邻近区域，其中
Q为质量因子，等于1/(2ξ)。
任何瞬态波形都可以作为SRS呈现，但这种关系不是唯一的;许多不同的瞬态波形可以产生相同的SRS。
SRS不包含所有关于瞬态波形的信息，因为它只跟踪峰值瞬时加速度。
不同的阻尼比为相同的冲击波形产生不同的SRS。
零阻尼会产生最大的响应，而高阻尼则会产生较平的SRS。
阻尼比与质量因子Q有关，在正弦振动的情况下也可以被认为是传递率。
阻尼比为5%（ξ=0.05）时，Q值为10。
如果没有指定阻尼因子(或Q)，则SRS图是不完整的。
★SRS箱的频率间隔
一个SRS由多个在对数频率范围内均匀分布的箱组成。
频率分布可以由两个数字来定义:一个参考频率和期望的分数倍频间隔，如1/1、1/3或1/6。
(倍频程是频率的两倍)例如，250hz和500hz的频率相差一个倍频程， 1 kHz和2 kHz的频率也是一样。
比例带宽显示对于分析各种自然系统，如人类对噪声和振动的反应，是非常有用的。
许多机械系统表现出的特征非常适合以比例带宽分析。
为了获得更好的频率分辨率，频率范围可以以倍频程的一部分划分比例间隔。
例如，有1/3倍频间隔，每个倍频程有3个SDOF滤波器。
一般来说，对于1/N个分数倍频程，每个倍频程有N个带通滤波器。
这里1/N称为分数倍
频数，参考频率是最低期望频率fc1。
根据参考频率和分数倍频数，确定了整个频率范围的频率分布。
★在SRS中测量信号
Spider SRS测试可用的测量量为：每个通道的时间流(原始数据)、捕获的时间信号和每个通道的三个SRS。
时间流:与Spider上的任何其他模式相同。
时间流支持查看和记录。
它是观察输入信号是否在有效范围内的一个非常有用的工具。
记录的正弦波也可以用于后处理。
块时间信号:这些是用于SRS分析的捕获的块信号。
采集模式将控制块时间信号的采集方式。
SRS:将计算每个时间块信号的冲击响应谱。
频谱的工程单位由输入通道指定的传感器单位确定。
通常表示为三种谱类型:最大正谱;最大负谱和极大值谱最大正谱:这是由于瞬态输入而产生的最大正响应，而不涉及输入的持续时间。
最大负谱:这是由于瞬态输入而引起的最大负响应，而不涉及输入的持续时间。
极大值谱:这是正和负谱的绝对值的极限。
它是最常用的SRS数据类型。
log-log 极大值谱是显示SRS普遍接受的格式。
★SRS分析参数和合成参数
所有的SRS分析测试参数都可以在测试设置->分析参数中找到。
FFT分析参数的定义与其他FFT测试相同。
SRS参数包括:
参考频率:定义SRS谱的参考频率。
SRS类型包括最大值、正最大值和负最大值。
分数倍频数从1/1、1/3、1/6、1/12、1/24、1/48中选择。
低频:定义SRS谱的最低频率边界。
高频:定义SRS谱的最高频率边界。
阻尼比(%):定义阻尼比为百分比。
Q(质量因子)是一个无量纲参数，它描述了激振器或共振器的阻尼情况，或等效地描述共振器相对于中心频率的带宽。
小波窗类型是由正弦、半窗、指数和矩形所提供的窗函数。
合成：有四种可用的合成，包括高冲击、最小加速度、用户定义的持续时间和Mil-Std810-F标准。
★小知识
冲击响应谱分采集分析和控制两个部分。
采集分析功能方面晶钻仪器提供两种款式的仪器供用户选择，一种是手持式频谱分析仪CoCo-80X，另外一种是动态数据采集分析仪Spider-80X模块。
SRS控制功能用户可选择Spider-80X
或振动台控制仪Spider-81控制振动台。
杭州锐达数字技术有限公司是美国晶钻仪器公司中国总代理，专注于振动控制、数据采集、模态分析、动态信号分析、故障诊断、综合环境测试领域，产品包括手持一体化动态信号分析仪、多通道动态数据采集系统、振动控制系统、多轴振动控制系统、三综合试验系统和远程状态监测系统，解决方案包括NVH测试、新能源电池测试、结构模态分析、故障诊断监测、机械性能测试、转子动力学测试、疲劳可靠性测试、综合环境测试。
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