垂直式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)分析

在對(duì)沖擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行研究與測(cè)試的過(guò)程中，如何準(zhǔn)確地獲得沖擊過(guò)程中沖擊力等參數(shù)的實(shí)時(shí)狀況，一直是難以解決的問(wèn)題。對(duì)于較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，人們常常用解析方法來(lái)得到精確的結(jié)果。

然而，對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)，動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題非常難解，而像垂直式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)這樣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，其沖擊動(dòng)態(tài)響應(yīng)顯然已不可能由解析方法獲得，所以數(shù)值模擬分析法已成為解決該問(wèn)題的主要方法。下面，我們來(lái)簡(jiǎn)單了解一下。

垂直式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)分析：

試驗(yàn)設(shè)備：環(huán)儀儀器 垂直式?jīng)_擊試驗(yàn)臺(tái)

試驗(yàn)原理：通過(guò)將動(dòng)力學(xué)理論與有限元方法相結(jié)合來(lái)研究復(fù)雜結(jié)構(gòu)的沖擊動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。

接觸碰撞界面算法：一類是拉格朗日乘子法，另一類是罰函數(shù)法。

計(jì)算結(jié)果與分析：

首先計(jì)算的工況為：沖擊錘以v = 8m/s的速度撞擊沖擊臺(tái)，波形器與沖擊錘相距8mm。計(jì)算得到接觸面沖擊力如下圖所示，脈寬為0.5ms，沖擊錘在t=1ms時(shí)與沖擊臺(tái)面發(fā)生碰撞，約在t =1.5ms 時(shí)分離。圖中脈沖形狀不太規(guī)則是由高頻響應(yīng)造成的。

取沖擊錘中心點(diǎn)附近的單元，對(duì)其進(jìn)行z向應(yīng)力分析。應(yīng)力變化如下圖所示，波形與上圖比較一致，但脈沖波形的高頻成分比上圖更為明顯。

分別計(jì)算在v=4m/s、v=16m/s情況下的沖擊力，將結(jié)果與前面的沖擊力相比較，如圖4所示。由圖可以看出，這三種工況下的沖擊力波形相似，脈寬都在0.5ms左右，并且沖擊力大小與速度值成比例。

根據(jù)前面的分析結(jié)果，可以看出最大沖擊力產(chǎn)生于在1.3ms附近，取t = 1.3ms時(shí)的情況進(jìn)行分析，可以看到應(yīng)力波正在擴(kuò)散，而最大應(yīng)力出現(xiàn)在沖擊面，之后的應(yīng)力最大值逐漸偏移到?jīng)_擊臺(tái)的肋板上，這是由沖擊臺(tái)本身的特殊結(jié)構(gòu)所造成的。因此有必要對(duì)肋板進(jìn)行結(jié)構(gòu)和材料的加強(qiáng)。

試驗(yàn)結(jié)果：沖擊過(guò)程中最大應(yīng)力并不是出現(xiàn)在沖擊臺(tái)接觸面上，而是在沖擊臺(tái)的肋板上，有必要對(duì)肋板進(jìn)行結(jié)構(gòu)和材料的加強(qiáng)。