高加速度沖擊激勵與試驗技術

第1章 緒論 1
1.1 高加速度沖擊的基本概念 1
1.2 常見的高加速度沖擊現(xiàn)象 3
1.3 高加速度沖擊的利用與防護 5
1.3.1 高加速度沖擊的利用 6
1.3.2 高加速度沖擊的緩沖或隔離 8
1.4 高加速度沖擊的重要性及其研究方法 9
1.4.1 理論研究 9
1.4.2 仿真分析 13
1.4.3 試驗研究 15
第2章 高加速度沖擊過程時域描述與分析 18
2.1 基本概念與參數(shù)定義 18
2.2 常用理想沖擊加速度波形函數(shù)與近似表達 22
2.2.1 沖擊加速度函數(shù)與波形 23
2.2.2 沖擊過程分析 29
2.2.3 無量綱速度表達 32
2.2.4 無量綱位移表達 33
2.3 沖擊脈沖的速度變化量 39
2.3.1 理想沖擊加速度脈沖的速度變化量 40
2.3.2 實測沖擊加速度脈沖速度變化量的獲取 41
2.4 時域矩分析 42
第3章 高加速度沖擊過程的頻域描述與分析 45
3.1 傅里葉頻譜與能量譜分析 45
3.1.1 半正弦理想沖擊加速度脈沖的頻譜 45
3.1.2 常見理想沖擊加速度脈沖的傅里葉幅值譜特性 46
3.1.3 實測高加速度沖擊加速度及傅里葉幅值譜特性 50
3.1.4 能量譜密度分析 52
3.2 沖擊響應譜 52
3.2.1 沖擊響應譜的引入 52
3.2.2 SRS 定義 53
3.2.3 SRS 基本理論 55
3.3 SRS 的數(shù)值計算方法  57
3.3.1 Smallwood 方法簡介 57
3.3.2 基于二次插值的遞歸算法 58
3.3.3 SRS 計算中的參數(shù)選擇 60
3.3.4 SRS 計算的數(shù)據(jù)準備合理性檢測及注意事項 61
3.3.5 SRS 的非唯一性  62
3.4 SRS 的形式及無量綱表達 63
3.4.1 不同形式的SRS  63
3.4.2 理想沖擊加速度脈沖SRS 的無量綱表達 64
3.5 常見沖擊信號無量綱AASRS 及特征 64
3.5.1 理想沖擊加速度脈沖的無量綱AASRS 及特征 64
3.5.2 理想沖擊加速度脈沖的無量綱SRS 比較 69
3.5.3 沖擊加速度幅值與脈寬對最大正SRS 的影響 70
3.5.4 實測沖擊加速度脈沖的AASRS  72
3.6 偽速度譜 73
3.6.1 偽速度譜的計算 73
3.6.2 PVSRS 的4CP 圖 74
3.6.3 經典沖擊加速度脈沖的4CP PVSRS  74
3.6.4 4CP PVSRS 與被試件損傷機理 78
3.6.5 沖擊加速度脈沖峰值與脈寬對4CP PVSRS 的影響 81
3.6.6 阻尼對4CP PVSRS 的影響 83
3.6.7 實測高加速度信號的PVSRS  84
第4章 高加速度沖擊試驗規(guī)范 86
4.1 標稱沖擊加速度脈沖與試驗規(guī)范 86
4.1.1 GB/T 2423.5—2019、IEC 60068-2-27：2008 標稱沖擊脈沖 87
4.1.2 GJB 150.18A—2009 標稱沖擊脈沖 89
4.1.3 GJB 360B—2009 的標稱沖擊加速度脈沖及容差 90
4.1.4 波形參數(shù)及嚴酷等級的選擇 91
4.2 等效損傷原則 92
4.3 基于SRS 的試驗規(guī)范 93
4.4 沖擊試驗規(guī)范制定的注意事項 94
4.4.1 鑒定試驗與驗收試驗 94
4.4.2 多次、多方向試驗問題 95
4.4.3 關于加速沖擊試驗問題 95
4.5 高加速度沖擊試驗設備 96
4.5.1 跌落沖擊 96
4.5.2 擺錘沖擊 99
4.5.3 Hopkinson 壓桿沖擊 99
4.5.4 諧振模擬沖擊 106
4.5.5 靶場侵徹試驗 107
4.5.6 各種沖擊試驗對比 108
第5章 輕小器件高加速度沖擊激勵技術 110
5.1 碰撞速度放大器原理 111
5.1.1 常見的碰撞接觸力學理論 111
5.1.2 基于Newton 經典接觸理論的物體碰撞 117
5.2 基于一級速度放大器的輕小器件高加速度沖擊加速度脈沖激勵技術 123
5.2.1 組成與原理 123
5.2.2 沖擊動力學分析 125
5.2.3 典型設計 132
5.2.4 理論驗證 140
5.2.5 仿真研究 141
5.2.6 樣機實測 144
5.2.7 驗證測試 144
5.3 理想和實測脈沖的比較 152
5.4 用于高加速度沖擊加速度脈沖激勵的二級速度放大器 156
第6章 大負載高加速度沖擊激勵技術 159
6.1 氣體炮高加速度沖擊激勵 159
6.1.1 一級氣體炮組成與原理 159
6.1.2 一級氣體炮關鍵參數(shù)設計與分析 160
6.1.3 氣體炮高加速度沖擊激勵技術應用特點 170
6.2 基于沖擊氣缸的高加速度垂直沖擊激勵 170
6.2.1 沖擊氣缸原理 170
6.2.2 關鍵參數(shù)估算與分析 175
6.2.3 基于氣缸的氣動高加速度沖擊激勵 177
6.3 空氣炮技術 179
6.3.1 空氣炮的工作原理 180
6.3.2 空氣炮基本參數(shù)分析 182
6.3.3 空氣炮快排閥門 187
6.3.4 中間貫通型空氣炮 188
6.4 基于空氣炮的高加速度沖擊激勵 190
6.4.1 驅動能量估算 192
6.4.2 空氣炮驅動系統(tǒng)重要參數(shù)分析 192
6.4.3 基于空氣炮的高加速度沖擊激勵工程設計 197
6.4.4 樣機實測 197
第7章 高加速度沖擊加速度波形整形技術 202
7.1 Hopkinson 壓桿中的高加速度脈沖波形整形技術 203
7.1.1 波形整形器的理論基礎 203
7.1.2 ANSYS LS-DYNA 的仿真分析設置 207
7.1.3 基于波形整形器的整形仿真 209
7.1.4 基于撞擊桿的整形仿真 211
7.1.5 Hopkinson 壓桿的沖擊脈沖整形總結 214
7.2 跌落沖擊激勵中的脈沖波形整形 214
7.3 橡膠通用波形整形器設計基礎 219
7.4 高加速度長脈寬激勵技術探討 221
7.4.1 等壓式大負載長脈寬沖擊緩沖器 222
7.4.2 液壓爆炸模擬器 223
7.4.3 基于彈性繩或尼龍帶的長脈沖激勵技術 224
7.5 高加速度沖擊加速度波形整形實例 225
參考文獻 227