衝擊譜

描述單自由度振動系統受衝擊時的回響最大值與振動系統的固有頻率或者固有周期的關係，稱為衝擊譜或者回響譜。按照振動理論，衝擊譜分為最大衝擊回響譜(也稱為衝擊初始譜)和衝擊余譜兩種。

一般來說，衝擊回響譜是一個動態系統對給定瞬態輸入的峰值回響與該動態系統固有頻率之間的函式關係圖。衝擊譜廣泛套用於結構動力學和緩衝減振系統設計。

基本介紹

• 中文名：衝擊譜
• 外文名：Impact spectrum
• 概念：工程中廣泛套用的一個重要概念
• 又稱：回響譜
• 主要作用：為設計產品的抗衝擊能力提供依據

概念簡介

衝擊譜是描述單自由度振動系統受一定衝擊作用時，回響的最大值與振動的固有頻率或固有周期的關係的圖線。衝擊譜不是描述衝擊本身，而是描述衝擊的影響。系統在具有相同衝擊譜的衝擊作用下，將產生相同的回響。因此，在比較衝擊運動，設計經受衝擊的設備，進行衝擊隔離以及作衝擊模擬試驗中，衝擊譜具有重要作用。

衝擊回響譜通常簡稱“衝擊譜”，它是工程中廣泛套用的一個重要概念。國家電工委員會（IEC）、國家標準化組織(ISO)所屬的技術委員會以及我國的國家標準，都已經吧衝擊譜作為規定衝擊環境的方法之一。因此，衝擊譜是對設備實施抗衝擊設計的分析基礎，也是控制產品衝擊環境模擬實驗的基本參數。

所謂衝擊譜，是將衝擊源施加於一系列線性、單自由度質量-彈簧系統時，將各單自由度系統的回響運動中的最大回響值，作為對應於系統固有頻率的函式而繪製的曲線，即稱為衝擊譜。由定義可知，衝擊譜是單自由度系統受衝擊作用後所產生的回響運動在頻域中的特性描述。它不同於衝擊源的傅立葉頻譜，其區別在於：傅立葉頻譜僅僅研究衝擊源本身在頻域中的能量分布屬性，只是衝擊源函式在頻域中的展開，它不涉及任何一個要研究的機械系統的回響。雖然衝擊頻譜與傅立葉頻譜兩者都是頻率的函式，但有著明顯的區別。

換言之，衝擊譜是一系列固有頻率不同的單自由度線性系統受同一衝擊激勵回響的總結果。產品受衝擊作用，其衝擊回響的最大值意味著產品出現最大應力，即試驗樣品有最大的變形。因此，衝擊回響的最大加速度Amax與產品受衝擊作用造成的損傷及故障產生的原因直接相關，由此引出了最大衝擊回響譜。

最大衝擊回響譜

可以作如下細分：

1.正初始衝擊回響譜（+I）是指激勵脈衝持續時間內，一系列被激勵單自由度系統與激勵脈衝同方向上出現的最大回響值。Amax(+I)與相應系統的固有頻率fn的關係曲線。

2.正殘餘衝擊回響譜（+R）是指激勵脈衝持續時間結束後，一系列被激單自由度系統與激勵脈衝同方向上出現的最大回響值Amax（+R）與相應系統的固有頻率fn的關係曲線。

3.負初始衝擊回響譜（-I）是指激勵脈衝持續時間內，一系列被激勵單自由度系統與激勵脈衝反方向上出現的最大值Amax（-I）與相應的系統固有頻率fn的關係曲線。

4.負殘餘衝擊回響譜(-R)是指激勵脈衝持續時間結束後，一系列被激單自由度系統與激勵脈衝反方向上出現的最大值Amax（-R）與相應的系統固有頻率fn的關係曲線。

衝擊回響譜反映的是環境特性，根據分析衝擊回響譜，可以為設計產品的抗衝擊能力提供依據。要獲取衝擊回響譜，首先要採集環境衝擊的時域信號，然後再通過軟體進行分析，獲取衝擊回響譜。國內外都有相應的系統可以完成這個工作。比如國內的INTEST（英泰斯特）,提供了衝擊加速度時域採集、頻域分析、衝擊回響譜分析等多種功能，還可以在軟體中生成標準脈衝的、歸一化後的衝擊回響譜，為工程套用提供最直接的解決方案。

套用情況

我們把振動理論中的衝擊譜概念引用到引信技術中來。在輸入波形已知而結構參數是變數的情況下，可以用衝擊譜來描述最大位移和結構參數的關係。可以證明，彈簧無預壓時所得到的衝擊譜是最大可能位移衝擊譜。這種衝擊譜對一定的，輸入波形（例如3m落高，標準彈落向鑄鐵板的衝擊波形)僅是ω的函式。因此彈簧無預壓時使用衝擊譜極為方便。在任何情況下，引信慣性機構的位移不會大於無預壓時衝擊譜所表示的位移值。預壓不為零時，慣性零件的位移與彈簧預壓量有關。當引信慣性零件解除保險行程小於無預壓時衝擊誨所給出的位移時，該機構的平時安全性是有保證的。否則，應使用RES程式或SAF程式求出準確的位移。由振動理論可知，當時，將出現多峰函式的回響曲。SPE程式可以保證從中找到最大值。對引信機構來說，它的回響曲線通常為單峰函式。圖11-8為SPE程式的計算框圖。

圖11-8