Спектр реакции на удар

Спектр шоковой реакции (SRS) ^{[ 1 ]} — это графическое представление удара или любого другого входного сигнала переходного ускорения с точки зрения того, как система с одной степенью свободы (SDOF) (например, масса на пружине) будет реагировать на этот входной сигнал. Горизонтальная ось показывает собственную частоту гипотетической SDOF, а вертикальная ось показывает пиковое ускорение, которому эта SDOF подвергнется в результате ударной нагрузки. ^{[ 2 ]}

Расчет

Самый прямой и интуитивно понятный способ создания SRS из формы ударной волны — это следующая процедура: ^{[ 2 ]}

Выберите коэффициент демпфирования (или, что то же самое, коэффициент качества Q), на котором будет основываться ваша система SRS;
Выберите частоту f и предположим, что существует гипотетическая система с одной степенью свободы (SDOF) с затухающей собственной частотой f ;
Рассчитайте (посредством прямого моделирования во временной области) максимальное мгновенное абсолютное ускорение, испытываемое массовым элементом вашей SDOF в любой момент во время (или после) воздействия рассматриваемого удара. Это ускорение равно ;
Нарисуйте точку в точке (f,a) ;
Повторите шаги 2–4 для многих других значений f и соедините все точки в плавную кривую.

Полученный график зависимости пикового ускорения от частоты испытательной системы называется спектром ударной реакции. Его часто изображают с частотой в Гц и ускорением в единицах g.

Пример приложения

Рассмотрим компьютерный корпус, содержащий три карты с основными собственными частотами f ₁ , f ₂ и f ₃ . Лабораторные испытания ранее подтвердили, что эта система выдерживает ударную волну определенной формы — скажем, удар от падения корпуса с высоты 2 фута над твердым полом. Теперь заказчик хочет знать, выдержит ли система ударную волну другой формы , например, при падении корпуса с высоты 4 футов над ковровым покрытием. Если SRS нового амортизатора ниже, чем SRS старого амортизатора на каждой из трех частот f ₁ , f ₂ и f ₃ , то шасси, скорее всего, выдержит новый удар. (Однако это не гарантировано.)

Детали и ограничения

Любой переходный сигнал может быть представлен как SRS, но эта связь не уникальна; множество различных переходных сигналов могут создавать один и тот же SRS (чем можно воспользоваться с помощью процесса, называемого «Ударный синтез»). Из-за того, что SRS отслеживает только пиковое мгновенное ускорение, он не содержит всей информации о переходной форме сигнала, из которой он был создан. ^{[ 3 ]}

Различные коэффициенты демпфирования создают разные SRS для одной и той же формы ударной волны. Нулевое демпфирование обеспечит максимальный отклик. Очень сильное демпфирование дает очень скучную SRS: горизонтальную линию. Уровень демпфирования демонстрируется «добротностью» Q, которую также можно рассматривать как передаваемость в случае синусоидальной вибрации. Относительное демпфирование в 5% приводит к Q, равному 10. График SRS является неполным, если на нем не указано предполагаемое значение Q. ^{[ 3 ]}

SRS малопригоден для сценариев повреждений, вызванных усталостью, поскольку преобразование удаляет информацию о том, сколько раз достигается пиковое ускорение (и предполагаемое напряжение). ^{[ 3 ]}

Модель системы SDOF также может использоваться для характеристики серьезности вибраций по двум критериям:

превышение характерных пределов мгновенных напряжений (предел текучести, предельное напряжение и т. д.). Затем мы определяем спектр экстремальной реакции (ERS), аналогичный спектру реакции на удар;
повреждение от усталости после применения большого количества циклов с учетом продолжительности вибрации ( Спектр усталостных повреждений (FDS)).

Как и многие другие полезные инструменты, SRS не применим к существенно нелинейным системам.

См. также

Ссылки

^ Акроним - Акроним
^ Jump up to: ^а ^б Объяснение - Объяснение
^ Jump up to: ^а ^б ^с Исследования - Исследования

Харрис К., Пирсол А., Справочник Харриса по ударам и вибрации, пятое издание , McGraw-Hill, (2002), ISBN 0-07-137081-1 .
Лаланн, К., Механическая вибрация и анализ ударов. Том 2: Механический шок , второе издание, Wiley, 2009 г.
MIL-STD-810 G, Методы испытаний на воздействие окружающей среды и технические рекомендации, 2000 г., раздел 516.6.

Внешние ссылки

FreeSRS, http://freesrs.sourceforge.net/ , представляет собой общедоступный набор инструментов для расчета SRS.

[1] Акроним - Акроним

[src1-2] Jump up to: ^а ^б Объяснение - Объяснение

[research-3] Jump up to: ^а ^б ^с Исследования - Исследования

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]