---

    

     При выборе метода формирования временного сигнала по заданному ударному спектру в первую очередь следует рассматривать характеристики временного сигнала. Этот выбор обычно зависит от характеристик исходного временного сигнала, по которому был рассчитан ударный спектр, приведенный в нормативном документе. Однако поскольку, как правило, нет возможности воспроизвести все особенности исходного сигнала, следует идентифицировать те характерные особенности, которые должны присутствовать в синтезированном сигнале возбуждения. Обычно вид исходного сигнала зависит от рабочих условий, связанных с ударными воздействиями, и положения изделия относительно источника ударов. Во многом те особенности, которые следует учитывать при синтезировании временного сигнала возбуждения, зависят от чувствительности образца к ударным воздействиям.

    

     Другим фактором, который следует принимать во внимание при выборе метода формирования временного сигнала, являются ограничения, связанные с испытательным оборудованием. Если ударное воздействие воспроизводят с помощью вибрационных установок электродинамического или гидравлического типа, начальные и конечные значения скорости и ускорения вибростола должны быть равны нулю. Кроме того, для любого вибростенда существуют максимально допустимые значения ускорения, скорости и перемещения. Это значительно ограничивает форму задающего временного сигнала системы управления. Данные ограничения особенно существенны при попытке воспроизвести ударное воздействие в самом источнике или поблизости от него. Меньше аппаратурных сложностей возникает при необходимости воспроизвести воздействие, наблюдаемое на некотором расстоянии от источника после прохождения волны возбуждения через какую-либо среду (конструкцию).

    

     А.2 Воспроизведение сигнала классической формы

    

     Воспроизведение на вибростенде импульса классической формы в виде, например, полусинусоиды или пилы с пиком в конце зачастую представляет трудности из-за ограничений, налагаемых испытательным оборудованием. В то же время испытания для ударного спектра, определенного классическим импульсом, обладают такими достоинствами, как стабильность и воспроизводимость. Это объясняется тем, что ударный спектр для сигналов классической формы имеет характерный вид, и, если данный ударный спектр хорошо согласуется с исходным временным сигналом, значит, этот временной сигнал должен быть достаточно близок к импульсу классической формы. Воспроизводимость можно еще повысить, если иметь дополнительную информацию о сигнале, например о его пиковом значении или типичной длительности. Основная трудность в воспроизведении удара классической формы на вибростенде состоит в том, чтобы добиться равенства нулю ускорения и скорости в начале и в конце импульса. Обычно для этого используют дополнительный компенсирующий импульс, полярность которого противоположна основному импульсу, длительность больше, а уровень меньше, чем у основного импульса. Компенсирующие импульсы обычно следуют непосредственно до и сразу после основного импульса, а их форму, пиковое значение и длительность выбирают таким образом, чтобы обеспечить значения временного сигнала ускорения и скорости в начале и конце равными нулю.

    

     А.3 Сигнал в виде затухающей синусоиды

    

     Оборудование довольно редко подвержено воздействию импульсов классической формы в процессе эксплуатации. Гораздо чаще оборудование подвергается воздействию, форма которого отражает динамические характеристики пути распространения импульса от источника к данному оборудованию. В первом приближении такое воздействие можно представить в виде затухающей синусоиды. Более общо такое воздействие отражает смесь индивидуальных откликов. Обычно чем сложнее временной сигнал возбуждения, тем больше оснований использовать для его воспроизведения тот или иной вибростенд.

    

     Воздействие в форме затухающей синусоиды типично для оборудования, расположенного в относительной близости от источника возбуждения. Ударный спектр для затухающей синусоиды имеет характерный вид, и все сигналы, соответствующие данному ударному спектру, будут близки к исходному. Однако если исходный сигнал содержит несколько затухающих синусоид на разных частотах, то в отсутствие дополнительной информации синтезированный временной сигнал может существенно отличаться от исходного. Такая дополнительная информация может включать в себя сведения о пиковом значении сигнала, частоте и коэффициенте демпфирования для каждой синусоидальной составляющей, а также соотношении амплитуд этих составляющих. Обычно к формированию сигнала возбуждения в виде совокупности затухающих синусоид прибегают в случаях, когда важной характеристикой является время нарастания сигнала отклика.

    

     Методы синтезирования временного сигнала в виде затухающих синусоид по заданному ударному спектру достаточно полно описаны в литературе и схожи между собой. Однако при общей схожести методов существует разница в их применении, обусловленная стремлением обеспечить хорошую повторяемость синтезированного сигнала. Налагаемые при этом ограничения часто не позволяют добиться хорошего подобия исходному сигналу. Теоретически подгонка ударного спектра к заданному может быть осуществлена точно только на частотах, присутствующих во временном сигнале. Существует несколько способов улучшить соответствие ударных спектров на промежуточных частотах, однако ни один из них не обеспечивает надежные результаты. Поэтому обычно ограничиваются подгонкой спектров на частотах синусоидальных составляющих, а на промежуточных частотах увеличивают пределы допуска. Условия практической реализации метода часто приводят к ограничениям числа затухающих синусоид в сигнале.

    

     Применение сигнала возбуждения в виде затухающих синусоид почти всегда требует дополнительного компенсирующего импульса для приведения к нулевому значению скорости и ускорения в начале и в конце сигнала. Уровень такого импульса ниже, чем в случае ударов классической формы, но, тем не менее, он оказывает влияние на форму ударного спектра. Обычно возможности испытательной установки допускают некоторую свободу в варьировании частоты компенсирующего импульса. Для компенсирующего импульса предпочтительно выбирать наименьшую из возможных частот.

    

     А.4 Колебания сложной формы

    

     Динамические характеристики типичных конструкций на пути распространения ударного импульса приводят к тому, что временной сигнал приобретает форму поступательных колебательных движений. Если характеристики удара в его источнике несущественны, временной сигнал возбуждения может быть построен по заданному ударному спектру многими способами. Но какой бы способ ни был использован, трудно ожидать, что синтезированный временной сигнал будет подобен исходному, если отсутствует дополнительная информация об этом сигнале. Такая дополнительная информация обычно включает в себя пиковые значения, частоты отдельных составляющих и амплитудные соотношения между ними. Обычно к формированию сигнала возбуждения в виде сложных колебательных процессов прибегают в случае, когда отклик испытуемого оборудования максимален непосредственно после действия ударного импульса.

    

     Методы определения колебательного сигнала сложной формы по заданному ударному спектру многообразны. Выбор метода и способа его реализации зависит от возможностей испытательной установки, а также от воспроизводимости сигнала возбуждения. На практике указанные ограничения приводят к тому, что сигнал возбуждения становится мало похож на исходный. Теоретически подгонка ударного спектра к заданному может быть осуществлена точно только на частотах, присутствующих во временном сигнале. Обычно ограничиваются подгонкой спектров на отдельных частотах, а на промежуточных частотах увеличивают пределы допуска.

    

     Некоторые методы определения по заданному ударному спектру сигнала возбуждения сложной колебательной формы требуют применения дополнительного компенсирующего импульса для приведения к нулевому значению скорости и ускорения в начале и в конце сигнала. Однако существуют и такие методы, которые позволяют синтезировать сигнал с нулевыми значениями скорости и ускорения в начале и в конце сигнала без применения компенсирующего импульса. Если все же требуется применение компенсирующего импульса, то его влияние обычно менее существенно, чем для импульсов классической формы или совокупности затухающих синусоид.

    

    

Приложение В

(справочное)

    

Параметры, используемые при формировании временного сигнала возбуждения

    

     В.1 Общие положения

    

     Источниками сведений об ударных воздействиях, которым может быть подвержено изделие в процессе его эксплуатации, могут быть:

    

     - результаты измерений в реальных условиях эксплуатации изделия;

    

     - данные, полученные для схожих объектов в схожих условиях применения;

    

     - расчеты ударных процессов в конкретных условиях применения изделия.

    

     При проведении измерений в реальных условиях эксплуатации изделия следует учитывать то обстоятельство, что для ударных воздействий характерен большой динамический диапазон сигналов.

    

     На основе сведений о реальных ударных воздействиях устанавливают требования к испытаниям с воспроизведением ударного спектра. Эти требования могут распространяться на ряд параметров, специфических для ударных воздействий. В их число входят:

    

     - длительность ударного импульса;

    

     - пиковое значение ударного импульса;

    

     - частотный состав ударного импульса;

    

     - ударный спектр.

    

     Параметры, требования к которым должны быть установлены в методике испытаний, зависят от целей испытаний. Одни параметры представляют интерес с точки зрения предельных уровней воздействия, другие - с точки зрения малоцикловой усталости.

    

     В.2 Параметры, связанные с длительностью ударного возбуждения

    

     При описании длительности  ударного воздействия могут быть использованы следующие параметры:

    

     - значимая часть временного сигнала;

    

     - эффективная длительность ударного (переходного) процесса*.

________________

     * Данный параметр в стандарте Министерства обороны США MIL-STD-810F (2000) "Технический анализ условий окружающей среды и методы лабораторных испытаний" определен как минимальный период времени, содержащий не менее 90% среднеквадратичного значения временного сигнала, превышающего уровень 10% среднеквадратичного значения всего ударного импульса.

    

     Значимая часть временного сигнала определена как участок между двумя моментами времени, когда сигнал в первый раз достигает уровня 25% пикового значения и когда он в последний раз опускается ниже этого уровня.

    

     Необходимо особое внимание уделить заданию частотного состава временного сигнала, поскольку это оказывает существенное влияние на форму временного сигнала, его пиковое значение и значимую часть. В зависимости от частотного состава сигнала должны быть определены частота выборки, а также спады частотной характеристики фильтра как в области нижней, так и в области верхней границы частотного диапазона.

    

     Эффективная длительность ударного (переходного) процесса менее чувствительна к шумовым выбросам, но требования к частотному составу и другим параметрам должны быть определены также, как указано выше, и, кроме того, необходимо вычисление среднеквадратичных значений сигналов.

    

     В.3 Параметры, связанные с пиковым значением ударного возбуждения

    

     Для описания амплитудных характеристик ударного процесса могут быть использованы следующие параметры:

    

     - максимальное и минимальное значения временного сигнала;

    

     - плотность вероятности распределения временного сигнала;

    

     - ранжирование пиков (положительных и отрицательных) временного сигнала;

    

     - число циклов нагружения, подсчитанных методом "дождевого потока".

    

     Диапазон частот временного сигнала и другие параметры должны быть определены, как указано выше, поскольку они оказывают существенное влияние на характер временного сигнала, его максимальное и минимальное значения.

    

     Все амплитудные характеристики связаны с максимальным (минимальным) значением временного сигнала, совпадающим с высокочастотной асимптотой ударного спектра.

    

     Для анализа положительной и отрицательной частей временного сигнала предпочтительно использовать вторую и третью характеристики. Последние две характеристики наиболее целесообразно применять при оценке усталостных эффектов образца, а также при анализе временного сигнала отклика образца ("большие пики отклика"), как показано ниже.

    

     Вместо подсчета числа пиков можно использовать альтернативный метод подсчета числа пересечений временным сигналом некоторого заданного уровня.

    

     В.4 Параметры, связанные с частотным составом ударного возбуждения

    

     Для описания частотного состава ударного процесса могут быть использованы следующие параметры:

    

     - диапазон частот;

    

     - спектр Фурье;

    

     - спектральная плотность энергии;

    

     - среднеквадратичное значение сигнала, рассчитанное по спектру Фурье или по спектральной плотности энергии.

    

     Диапазон частот временного сигнала должен быть определен для обеспечения хорошей воспроизводимости испытаний. По этой же причине важно определить и согласовать с диапазоном частот испытаний частоту выборки и частотную характеристику фильтра.