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正弦半波冲击试验中加速度、速度、位移的关系

嘉峪检测网        2021-09-30 14:18

在做正弦半波冲击试验时,冲击试验利用振动控制仪通过加速度来控制振动台面,加速度是无法通过眼睛能够观察,只能通过冲击声音大小来进行判断。眼睛可以看到位移(振动台在动),眼睛和耳朵可以感觉到冲击量级大小(加速度越大,声音越大),但是具体是怎么一一对应的呢?

 

下面就一个实例来进行说明。

 

正弦半波冲击试验中加速度、速度、位移的关系

 

图2是通过在振动控制仪中输入加速度、脉宽及适应标准后得到的目标加速度、目标速度、目标位移的图形。也就是说,振动控制仪按照此目标图形对振动台面进行控制,问题就出在,对应此目标图形,新手们根本不知道动圈台面是如何运动的?

 

正弦半波冲击试验中加速度、速度、位移的关系

 

正弦半波冲击试验中加速度、速度、位移的关系

 

(1)基本知识

 

加速度是速度的时间变化率(速度的微分):

 

+方向的加速度 = 加速运动 、 -方向的加速度 = 减速运动

 

速度是位移的时间变化率(位移的微分):

 

     +方向的速度 = 朝+方向移动 、 -方向的速度 = 朝-方向移动

 

(2)加速度和速度的关系

 

①~②区间:速度变化(斜率)为正,加速度为正(大小由斜率的大小决定)。

 

②~③区间:速度变化(斜率)为负,加速度也为负(大小由斜率的大小决定)。

 

③~④区间:速度变化(斜率)为正,加速度也为正(大小由斜率的大小决定)。

 

○冲击的主波是从③之前开始,持续到④之后。此区间内速度斜率为正,速度拐弯处主波开始,到结束为止,波形读取比较容易。

 

○此区间内为主要冲击发生区域,速度斜率很大。

 

④~⑤区间:速度变化(斜率)为负,加速度也为负(大小由斜率的大小决定)。

 

⑤~⑥区间:速度变化(斜率)为正,加速度为正(大小由斜率的大小决定)。

 

(3)速度和位移的关系

 

①~②区间:位移变化(斜率)为正,速度矢量为正(大小由斜率的大小决定)。

 

②~③区间:位移变化(斜率)为负,速度矢量也为负(大小由斜率的大小决定)。

 

③~④区间:位移变化(斜率)为正,速度矢量也为正(大小由斜率的大小决定)。

 

○冲击主波在哪里发生,从位移中读取相当困难。但是,冲击试验中,对于振动机的额定位移尽量在程序中进行设定以便有效利用,为了满足正方向冲击加速度,一般都是使用先负方向减速,然后再正方向加速。所以,主波的加速度发生时,位移一般都是在负的区域内。

 

○另外,位移是速度的变化率,速度为0时,位移的斜率也为0。由此,冲击主波的加速度发生时间带,位移在负区域的峰值处。

 

④~⑤区间:位移变化(斜率)为负,速度矢量也为负(大小由斜率的大小决定)。

 

(4)加速度和位移的关系

 

  目视冲击试验或用摄像机拍摄,加速度在变大,位移却是反方向移动,感觉有点奇怪。其实,这个不是错觉,实际上,加速度正方向最大时,位移在负方向最大值处。

 

总结:

 

利用汽车的加减速来说明,可能比较容易理解。

 

(ⅰ)停止状态(①)开始慢慢加减速,停止(②)。随后,后退慢慢加速。

 

(ⅱ)猛烈速度后退状态(③),突然刹车停止(③)⇒位移随时间负方向增大。

 

(ⅲ)毫发之间,最大速度(直到④为止)急加速。⇒位移随时间正方向增大。

 

其中的(ⅱ)(ⅲ)步骤中主要冲击发生。

 

(ⅳ)此后,慢慢踩刹车减速,停止后再后退,返回原来的位置。

 

正弦半波冲击试验中加速度、速度、位移的关系

 

  还是不能理解???那只能出绝招了。假设一个人站着原地站立,慢慢蹲下停止,往上跳,又落下蹲下,回到原来站立状态。请问重心是个啥方向的波形呢?是不是类似于负方向的正弦半波冲击波形?

 

正弦半波冲击试验中加速度、速度、位移的关系

 

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来源:振动试验学习笔记