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根据冲击响应谱(SRS )确定产品冲击脆值新概念宋宝丰(株洲工学院湖南株洲 412008)[摘要] 实践证明,缓冲设计五步法存在保守因素,尤其在确定产品冲击脆值时更为突出,最终致使包装结构为过度包装。
现提出根据实际输入激励下冲击响应谱(SRS )确定新的产品冲击脆值概念,此概念可为缓冲包装设计克服上述弊端提供一个可行方法。
关键词:冲击响应谱;缓冲包装设计;产品冲击脆值中图分类号:TB487 文献标识码:B 文章编号:1001-3563(2004)01-0016-02The N e w Concept of Determining Product Shock Fragility B asedon Shock R esponse Spectra (SRS)SON G Bao -feng(Zhuzhou Institute of Technology ,Zhuzhou 412008,China )Abstract :It was demonstrated that cushioning design 5steps method has some conservative factors ,especially when used to decide the product shock fragility and led to overpackaging at last.The new concept of product Shock fragility determined by shock response spectra (SRS )according to practical input impulses was put forward and this concept can provide an available approach to overcome the malady.K ey w ords :SRS ;Cushioning packaging design ;Product shock fragility收稿日期:2003-12-04作者简介:宋宝丰(1940-),上海人,硕士,株洲工学院教授,主要研究方向为运输包装及结构设计等。
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。
振动试验机试验中冲击谱操作方法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，都已经吧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试验的基本参数。
它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。
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。
冲击响应谱反映的是环境特性，根据分析冲击响应谱，可以为设计产品的抗冲击能力提供依据。
常用加速度响应谱，即输入和响应都是加速度。
所以冲击响应谱是响应加速度对系统固有频率的函数。
冲击响应谱还与系统的阻尼系数有关，MIL规范要求放大因子Q=10，相应于阻尼系数0.05。
冲击谱综合(Shock Spectra Synthesis)是以一系列不同基频的冲击分波为基础，以不同比例加以综合，以得到规定的冲击响应谱。
每一个分波的波形类似于一定基频的衰减振动曲线，这种分波的冲击响应谱在其基频附近为最高。
本系统的冲击谱综合频率范围为20～2000Hz，即2个十倍频程,冲击谱分析频率范围为5～2000Hz，即2.6个十倍频程，按规范要求，分析和综合都是以1/6倍频程为间距进行的。
分析的阻尼系数范围为 0.01～0.20，相应于放大因子Q=50～2.5，可选。
1、冲击谱综合操作方法：运行，当进行一项新的试验项目时选“参数设置”中的“冲击谱”，将会出现：频率范围对于电动式振动台一般为2000Hz.其它各参数的意义比较明显, 显示的非零初始值为缺省值。
上述参数设置完, 系统会对上述数据进行越界检测, 如有错误将报警并自动跳到该数据位置, 便于您及时修改。
以后开始其它参数设置,冲击水平(dB)和冲击次数的设置同“经典冲击”。
然后设置冲击谱,屏幕上出现:起始频率20Hz输入频率量值单位( 0=dB/oct, 1=g)0.0 0.0 0.00.0 0.0 0.0每行每次输入3个数：下一拐点频率，量值，和单位(0=斜率dB/oct，1=冲击谱g)。
部组件级航天产品冲击响应谱试验述评1 概述航天产品冲击响应谱试验是对航天器构件的重要的一项环境试验，目的是确定航天器构件(元件)在按设计要求使用的各种冲击情况下的安全性能，即在飞行条件下的安全性能符合要求。
这种响应谱试验可以用引力试验和冲击—缓冲器试验来实现，从而定量地获得航天器构件承受各种冲激条件下的力学性能。
2 试验设计航天器构件冲击响应谱试验中，首先需要加载预先设计的冲击脉冲曲线，然后根据构件的特性和要求确定试验参数，冲击器的质量和有效质量，冲击波的脉冲参数，构件支撑方式等。
同时，还要将冲击源、控制系统、测量系统完善连接，并经过估算修正以保证检测精度。
3 试验监测在进行航天器构件冲击响应谱试验时，除了需要精确的参数设置外，还需要进行全程监控，既需要观察实验结果，也要及时调整实验参数和实施数据采集，以确保响应谱实验数据的准确性。
4 实验测量在航天器构件冲击响应谱试验中，应该在有限定范围内确定检测点数量，根据特定的测试要求采用不同的测量传感器，常规做法是以拉力和位移扫描的组合的方式测量，以用来随时发现构件的安全性能变化，并一旦发现变化就及时作处理。
5 运动分析当冲击波作用在构件上时，就可以研究和分析其作用过程，如位移运动曲线和载荷响应曲线等，从而得出构件在设计要求下的安全性能，是一次定性的评估。
运动分析的数据，可以被用来检查构件性能是否达到设计要求，及时合理地对其进行调整。
6 实验对比对于不同构件和不同的试验环境，它的安全性能应该以统一的标准进行比较和评估，这样才能得出数据的可比性和准确性。
因此，在进行航天器构件冲击响应谱试验中，要记录构件响应数据，并分析比较不同构件和试验环境下的变化，以更好地评估构件的安全性能。
7 结论航天器构件冲击响应谱试验的主要任务是确定航天器构件在设计要求下的安全性能，从而确保航天器在运行过程中的安全运行。
因此，要求严格设计试验参数，及时调整实验参数和实施数据采集，检测精度高，有效地监控测量实验，结合运动分析得出构件安全性能数据，实施实验数据比较，以保证航天器发射安全。
冲击响应谱与经典冲击试验等效计算方法杨博;陈立伟;冯伟;张冰【摘要】产品即使在试验室里通过了经典冲击试验环境,在实际使用环境中还有损坏.因此简单采用经典冲击作为检测条件的试验规范已经不能满足使用需求.另外,试验中,给定的波形量级与脉宽往往超出电动振动台或冲击台的性能范围,阻碍了试验的顺利进行.基于等效冲击试验原理,采用冲击响应谱(SRS)代替经典冲击.运用改进的递归数字滤波法编制经典脉冲的冲击响应谱计算程序,实现了经典冲击与冲击响应谱的等效计算.算例和试验表明,方法合理可行.【期刊名称】《环境技术》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】5页(P11-15)【关键词】经典冲击;冲击响应谱;等效冲击【作者】杨博;陈立伟;冯伟;张冰【作者单位】北京强度环境研究所,北京100076;天津航天瑞莱科技有限公司,天津300462;北京强度环境研究所,北京100076;天津航天瑞莱科技有限公司,天津300462;北京强度环境研究所,北京100076;天津航天瑞莱科技有限公司,天津300462;北京强度环境研究所,北京100076;天津航天瑞莱科技有限公司,天津300462【正文语种】中文【中图分类】V216.5产品在使用过程中会受到冲击载荷的作用。
为了考核、评定产品在冲击作用下的电性能、机械性能及结构强度，进一步提高可靠性，须对产品进行冲击试验。
冲击试验一般分为经典冲击和冲击响应谱两种。
经典冲击一般有半正弦波、梯形波和锯齿波三种，实践证明,部分产品试件即使在试验室里通过了用经典冲击即半正弦、梯形波和锯齿波做的冲击试验,在野外和实际环境中还有损坏；或者在试验室里没有通过经典冲击试验环境,但在实际使用环境中却未见异常。
因此简单采用经典冲击作为检测条件的试验规范已经不能满足使用需求。
随着试验技术的发展，冲击响应谱试验规范在越来越多的被提及和使用。
目前在动力学环境试验中,用冲击响应谱试验代替经典冲击试验来模拟试验件遭受的各种冲击环境也是冲击试验技术的发展趋势，GJB 150A中明确规定只有证明测量数据在经典脉冲的容差内，才允许采用后峰锯齿脉冲与梯形脉冲，其他均以冲击响应谱作为瞬态冲击的试验标准。
冲击响应和阶跃响应实验报告冲击响应和阶跃响应是信号处理和控制系统中常用的两种响应模式，在测试和分析系统性能时具有重要意义。
以下是一个涵盖实验报告中必要内容的例子，可供参考。
1.实验简介冲击响应和阶跃响应实验是用于测试和分析控制系统的两种常见方法。
本实验旨在研究两种响应对于系统稳定性和响应速度等性能指标的影响，并掌握实际测试方法和数据处理技巧。
2.实验原理冲击响应和阶跃响应是两种由输入信号引起的系统响应模式。
冲击响应通常由短暂宽度的单个脉冲信号引发，可以分析系统的频率响应和幅度响应特性。
阶跃响应则是由持续波形的阶跃信号引发的，可以分析系统的稳态误差和响应速度特性。
3.实验装置本实验使用了示波器、信号发生器和控制系统模型等设备。
控制系统可以是机械、电子或者数学模型，实验中以PID电路模拟控制系统。
4.实验步骤（1）连接实验装置，按照电路图接线。
（2）设置信号发生器为单个脉冲波形，设置控制系统为PID模型，设定参数。
（3）将信号发生器的输出与控制系统输入连接，记录系统的冲击响应曲线。
（4）将信号发生器的输出设为阶跃信号，记录系统的阶跃响应曲线。
（5）根据曲线数据，计算系统的稳态误差、过冲量和响应时间等性能指标。
5.实验结果和分析通过本次实验，我们获得了系统的冲击响应曲线和阶跃响应曲线，并对曲线数据进行了处理和分析。
通过分析数据，我们可以得出以下结论：冲击响应曲线可以反映系统频率响应和幅度响应特性，适用于分析系统的高频性能和阻尼特性。
阶跃响应曲线可以反映系统的稳态误差和响应速度特性，适用于分析系统的动态响应性能。
根据系统性能指标的计算和分析，我们可以评估系统的运行状态和稳定性，并对控制参数做出调整，以达到更好的性能和响应速度。
6.实验总结本次实验让我们熟悉了两种响应模式的测试方法和分析技巧，对于掌握信号处理和控制系统设计具有指导意义。
同时，通过实验可得到的系统性能指标可以对系统的设计、调试和性能优化提供重要参考和依据。
冲击响应谱试验依据标准冲击响应谱试验是一种常用的结构动力学试验方法，用于评估结构在地震、爆炸等冲击载荷下的响应能力。
冲击响应谱试验依据标准主要包括试验方法、试验设备和试验要求等方面的规定。
本文将对冲击响应谱试验依据标准进行详细介绍。
冲击响应谱试验依据标准主要包括以下几个方面的内容。
首先是试验方法的规定。
试验方法是冲击响应谱试验的基本规程，包括试验的目的、试验的基本原理、试验的步骤和试验的数据处理等内容。
试验方法的规定旨在确保试验能够科学、准确地进行，从而得到可靠的试验结果。
其次是试验设备的规定。
试验设备是进行冲击响应谱试验所必需的设备和仪器，包括冲击台、振动台、传感器等。
试验设备的规定主要包括设备的要求、设备的安装和调试、设备的使用和维护等内容。
试验设备的规定旨在确保试验设备能够满足试验要求，保证试验的可靠性和准确性。
再次是试验要求的规定。
试验要求是对冲击响应谱试验所需满足的条件和要求进行规定，包括试验样品的选择、试验载荷的确定、试验环境的控制等。
试验要求的规定旨在确保试验能够真实地模拟实际工作环境，得到可靠的试验结果。
最后是试验结果的处理和评价。
试验结果的处理和评价是对试验数据进行分析和判断，得出结论和评价结构的响应能力。
试验结果的处理和评价主要包括数据处理方法、结果分析和结论评价等内容。
试验结果的处理和评价旨在为结构设计和改进提供科学依据。
冲击响应谱试验依据标准是对冲击响应谱试验进行规范和指导的重要依据，对于提高结构抗震能力，保障结构安全具有重要意义。
在进行冲击响应谱试验时，需要严格按照标准进行操作，确保试验结果的准确性和可靠性。
同时，还需要根据实际情况进行合理的选择和调整，以满足具体的试验要求。
总之，冲击响应谱试验依据标准是进行冲击响应谱试验所必需的规范和指导文件。
只有严格按照标准进行操作，才能得到可靠的试验结果，并为结构设计和改进提供科学依据。
因此，在进行冲击响应谱试验时，必须充分理解和遵守相关标准，确保试验能够顺利进行，取得满意的效果。
第53卷第5期2022年5月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.53No.5May 2022基于冲击响应谱高速列车设备冲击环境特性分析豆硕，刘志明，王文静，李强，毛立勇(北京交通大学机械与电子控制工程学院，北京，100044)摘要：为准确描述列车设备受到的冲击环境，基于冲击响应谱模型将基础冲击加速度作用到一系列固有频率变化的单自由度系统上，采用系统的最大响应间接地描述冲击载荷。
首先，对半正弦、梯形、前峰锯齿和后峰锯齿等经典脉冲型冲击加速度进行响应谱分析；其次，对线路实测的高速列车车体、转向架和车轴装设备的加速度振动环境，与IEC61373规范对应的半正弦冲击加速度的响应谱进行对比；最后，提出一种冲击响应谱时域合成方法，通过优化小波的幅值和相位参数使合成的冲击加速度满足目标响应谱精度要求，并反映冲击环境的方向特征。
研究结果表明：脉冲型冲击加速度具有相同的响应谱特性，在低频区，加速度响应谱斜率为6dB/Oct ，速度响应谱为水平的恒速线；在高频区，正值和负值响应谱不等，在不同方向上具有不同的冲击效果；现有规范对于车体、转向架和车轴装设备存在低频过试验问题，转向架和车轴装设备同时存在高频欠试验问题，列车设备受到的均为对称冲击环境，脉冲型冲击加速度不能反映列车设备对冲击环境方向的要求；合成的冲击加速度能精确匹配目标响应谱，可以满足3dB 误差要求，更接近真实的冲击加速度瞬态波形。
关键词：高速列车设备；冲击环境；冲击响应谱；冲击加速度；时域合成中图分类号：U270.12文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2022）05-1843-12Analysis of shock environment characteristics of high-speed trainequipment based on shock response spectrumDOU Shuo,LIU Zhiming,WANG Wenjing,LI Qiang,MAO Liyong(School of Mechanical,Electronic and Control Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China)Abstract:To accurately describe the shock environment of train equipment,the shock acceleration was applied to a number of single-degree-of-freedom (SDOF)systems with variation of natural frequency,and the maximum response of the SDOF systems was used to describe the shock load indirectly.Firstly,the shock response spectrum (SRS)characteristics of classical impulse accelerations were analyzed,such as half-sine,trapezoidal,initialpeak收稿日期：2021−09−08；修回日期：2021−12−05基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(11790281)；国铁集团科研计划课题资助项目(P2019J001)(Project(11790281)supported by the National Nature Science Foundation of China;Project(P2019J001)supported by China State Railway Group Co.,Ltd.)通信作者：刘志明，博士，教授，从事疲劳可靠性研究；E-mail:****************.cnDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2022.05.029引用格式：豆硕,刘志明,王文静,等.基于冲击响应谱高速列车设备冲击环境特性分析[J].中南大学学报(自然科学版),2022,53(5):1843−1854.Citation:DOU Shuo,LIU Zhiming,W ANG Wenjing,et al.Analysis of shock environment characteristics of high-speed train equipment based on shock response spectrum[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2022,53(5):1843−1854.第53卷中南大学学报(自然科学版)sawtooth and final peak sawtooth shock pulse.Secondly,the acceleration response spectrum of high-speed train body,bogie and axle mounted equipment measured on the line were compared with that of the half sine shock acceleration corresponding to IEC61373specification.Finally,a time domain synthesis method of SRS was proposed by optimizing the amplitude and phase parameters of wavelet,which can satisfy the precision of target SRS and reflect the direction characteristics of shock environment.The results show that the acceleration shock pulses have the same response spectrum characteristics.In the low frequency range,the slope of the acceleration response spectrum is6dB/Oct,and the velocity response spectrum is horizontal constant speed line.In the high frequency region,the positive and negative response spectrums show that the acceleration shock pulses have obviously different shock effect in different directions.Moreover,the existing shock resistant specification for car body,bogie and axle mounted equipment have the problems of over test in the low frequency range,and bogie and axle mounted equipment have the problems of fewer test in the high frequency range.The high-speed train equipment is subjected to symmetric shock environment and the specifications can't meet the requirements of shock direction.The synthesized shock acceleration can accurately match the target response spectrum,meet the requirement of3dB error,and is closer to the real acceleration shock waveform.Key words:high-speed train equipment;shock environment;shock response spectrum;shock acceleration;time domain synthesis高速列车在全寿命服役周期中，除了受到正常工况下的稳态激励，还会经历复杂的冲击环境，如列车高速通过道岔、轨缝、变坡点等时会产生超常的冲击载荷，从而引起设备故障[1]。
