---

Обычно демпфирование снижает отклик на средних частотах во время действия импульса и на средних и высоких частотах после действия импульса. Демпфирование уменьшает как амплитуду, так и длительность колебаний и тем самым заметно снижает отклик любых внутренних систем. В силу вышеизложенного опасность повреждения вследствие удара обычно меньше для систем с демпфированием колебаний, чем для систем с малым демпфированием, особенно для систем с большим числом степеней свободы. Спектры удара недемпфированных систем представляют собой наиболее худшие случаи.

Следовательно, ударный спектр ускорения не описывает полностью опасность разрушения, вызванного воздействием удара. Тем не менее, это упрощенное представление дает возможность выбрать определенную форму ударного импульса для конкретного случая.

Перед сравнением спектров удара точные испытания на воздействие удара должны оцениваться по степени влияния более продолжительных колебаний отклика, представленных остаточными спектрами и сравниваемых с кратковременными колебаниями отклика, представленными начальными спектрами. Оценка должна исходить из наиболее вероятных видов повреждения.

В3. Ударные спектры номинальных форм импульса

Ударные спектры ускорения рекомендуемых номинальных форм импульсов представлены на рис.5, 6 и 7.

Форма спектров для любой данной формы импульса не зависит от длительности импульса вследствие применения неразмерной шкалы. Нормализованная частотная шкала позволяет определять частотные шкалы для любой длительности . Обобщенная шкала откликов позволяет определить уровень ускорения для любого пикового значения .

Начиная с низких частот и до 0,2, начальные спектры примерно одинаковы, в то время как остаточные спектры почти пропорциональны изменению скорости импульса. Это является причиной дополнительного допуска на изменение скорости. У трапецеидальной формы импульса имеет место наибольшее изменение скорости для данного максимального ускорения и длительности.

В диапазоне промежуточных частот 0,2 10 начальный спектр имеет различный уровень отклика, который, в основном, зависит от времени нарастания импульса. У пилообразной формы импульса самое большое время нарастания (рис.5) и самый низкий отклик для данной амплитуды импульса; у трапецеидального импульса, как видно из рис.7, самый высокий отклик для данной амплитуды вследствие малого времени нарастания и плоской вершины, что позволяет даже колебаниям низкой частоты достигнуть максимума, прежде чем произойдет спад амплитуды импульса. Остаточный спектр пилообразного импульса имеет относительно высокий уровень, а его кривая достигает первого нулевого значения приблизительно при 10. Частота нулевого значения остаточного спектра зависит от соотношения времени нарастания и спада, причем частота увеличивается при увеличении крутизны спада пилообразного импульса. Остаточные спектры полусинусоидального и трапецеидального импульсов имеют повторяющиеся нулевые значения, начиная с относительно низких частот, приблизительно c 1. Это обусловлено симметрией этих импульсов и является большим недостатком с точки зрения воспроизводимости испытаний. Наибольшие изменения в длительности импульса или его симметрии могут вызвать значительные изменения в остаточном отклике и дают различные результаты испытаний.

На высоких частотах начальные спектры стремятся к 1, а остаточные - к нулю. Это поясняется тем, что масса на очень жесткой пружине точно следует за нарастанием ускорения импульса возбуждения. Данное положение справедливо для всех форм импульса, имеющих конечное время нарастания и спада.

В4. Влияние пульсаций

Колебательные системы с малым демпфированием или без демпфирования очень чувствительны к пульсации. Пример влияния пульсации на ударный спектр полусинусоидального импульса показан на рис.11. Сигнал пульсаций частотой 460 Гц и амплитудой 50 м·с (5 ) наложен на полусинусоидальный импульс с номинальным ускорением 500 м·с (50 ) и длительностью 11 мс (пульсация 10%, 5), и по окончании действия импульса пульсация затухает с коэффициентом демпфирования 10%.

Этот суммарный сигнал воспроизводит теоретический импульс, подобный тому, который можно получить на ударных установках. Влияние пульсаций, как можно видеть, особенно значительно на остаточный спектр. При увеличении пульсации до 20% увеличивается максимальное значение пика приблизительно до 4. В силу вышеизложенного пульсации по возможности следует избегать, чтобы сохранить воспроизводимость испытаний.

Влияние пульсаций в низкочастотном диапазоне (где 0,2) незначительное. В диапазоне более высоких частот (где 0,2) имеются пики на частоте пульсации, причем отклик увеличивается на более высоких частотах и стремится к постоянной амплитуде пульсации. Пульсация всегда оказывает большее влияние на остаточный спектр, чем на начальный. Начальный спектр для форм импульса с малым временем нарастания (трапецеидальный импульс) чувствителен только к пульсации на высокой частоте. Начальный спектр пилообразного импульса очень чувствителен к пульсации по всему диапазону промежуточных и высоких частот.

Пульсация, которая слабо деформирована, имеет место в течение большого периода времени после окончания импульса и может значительно влиять на остаточный спектр.

При избыточной пульсации результаты испытаний на воздействие удара могут резко отличаться от результатов, полученных при испытаниях, при которых пульсация находится в пределах допусков. Предполагается, что допуски в зоне номинальных форм импульсов должны включать в себя допустимую пульсацию так же, как и другие искажения формы.

В5. Воспроизведение воздействий различных ударных импульсов одиночным

Рекомендуемые ударные импульсы предназначены не для воспроизведения ударов, встречающихся на практике, а для воспроизведения реакций внешних окружающих воздействий. Для испытаний на воздействие удара необходимо рассмотрение спектров удара в реальных окружающих внешних условиях. Однако, эти сведения ограничены и сведены к статическому распределению пиковых ускорений или к вычислению предполагаемого уровня ускорения.

Часто возможно воспроизвести эффект воздействия нескольких ударов различной пиковой амплитуды и изменяющейся длительности одним ударным воздействием.

Графики на рис.12 дают возможность сравнить спектры отклика ряда полусинусоидальных импульсов со спектрами отклика одиночного импульса треугольной формы с более высоким уровнем ускорения.

На графике видно значительное перекрытие спектра ряда полусинусоидальных импульсов пилообразным импульсом с несколько большей амплитудой.

ПРИЛОЖЕНИЕ С

Рекомендуемое

СРАВНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ИСПЫТАНИЙ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ

УДАРНЫХ НАГРУЗОК

_________________

* Разработка государственного стандарта не предусмотрена.

Испытание на воздействие одиночного и многократных ударов проводится на образцах, закрепленных на испытательной установке. Испытание на воздействие падения и опрокидывания, свободного падения и транспортной тряски проводится на незакрепленных образцах.

Пилообразный импульс с пиком на конце

Обозначения к рис.1, 2 и 3

номинальный импульс;

пределы допусков;

- длительность номинального импульса;

- пиковое ускорение номинального импульса;

- минимальное время, в течение которого импульс должен контролироваться для ударов, генерируемых на обычной ударной установке;

- минимальное время, в течение которого импульс должен контролироваться для ударов, генерируемых с помощью виброгенератора

Рис.1

Полусинусоидальный импульс

Рис.2

Трапецеидальный импульс

Рис.3

Частотная характеристика измерительной системы

Рис.4

Примечание. Для ударов длительностью, равной или меньше 0,5 мс, значения частот и могут быть без необходимости слишком высокими. В этом случае в соответствующей НТД может быть указано использование других значений этих частот.

Ударный спектр пилообразного импульса с пиком на конце

- начальный; - остаточный

Рис.5

Ударный спектр симметричного полусинусоидального импульса

- начальный; - остаточный

Рис.6

Ударный спектр симметричного трапецеидального импульса

- начальный; - остаточный

Рис.7

Корпус или блок, содержащий колебательные системы с частотами ,

которые являются примерами резонансных частот

Обозначения:

- масса;

- постоянная пружины;

- смещение относительно фиксированной системы координат

Рис.8

Возбуждающий импульс

Обозначения к рис.9а, 9б, 9с:

- ускорение;

- величина пикового ускорения для возбуждающего импульса;

- длительность возбуждающего импульса;

- экстремальные значения отклика ускорения;

- положительный начальный ударный спектр;

- положительный остаточный ударный спектр;

- отрицательный начальный ударный спектр;

- отрицательный остаточный ударный спектр

Рис.9а

Отклики для резонансных частот

Рис.9б

Спектры, которые получаются в результате откликов системы, имеющей бесконечное число

резонансных частот. Частоты показаны как конечные точки на непрерывных кривых

Рис.9с

Корпус, в котором находится система с затухающими колебаниями с большим количеством

степеней свободы

Рис.10

Ударный спектр полусинусоидального импульса с пульсацией

- начальный; - остаточный

Рис.11

Ударный спектр пилообразного импульса с пиком на конце длительностью 18 мс амплитудой 300 м·с,

сравниваемый со спектрами полусинусоидальных импульсов амплитудой 200 м·с,

длительностью от 3 до 20 мс

- начальный;

- остаточный;

- пилообразный импульс с пиком на конце 300 м·с длительностью 18 мс;

- полусинусоидальный импульс 200 м·с длительностью 20 мс;

- полусинусоидальный импульс 200 м·с длительностью 8 мс;