垂直式沖擊試驗臺試驗分析

在對沖擊試驗機進行研究與測試的過程中，如何準確地獲得沖擊過程中沖擊力等參數的實時狀況，一直是難以解決的問題。對于較為簡單的結構，人們常常用解析方法來得到精確的結果。

然而，對于復雜結構，動力響應問題非常難解，而像垂直式沖擊試驗臺這樣的復雜結構，其沖擊動態響應顯然已不可能由解析方法獲得，所以數值模擬分析法已成為解決該問題的主要方法。下面，我們來簡單了解一下。

垂直式沖擊試驗臺試驗分析：

試驗設備：環儀儀器 垂直式沖擊試驗臺

試驗原理：通過將動力學理論與有限元方法相結合來研究復雜結構的沖擊動力學問題。

接觸碰撞界面算法：一類是拉格朗日乘子法，另一類是罰函數法。

計算結果與分析：

首先計算的工況為：沖擊錘以v = 8m/s的速度撞擊沖擊臺，波形器與沖擊錘相距8mm。計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時與沖擊臺面發生碰撞，約在t =1.5ms 時分離。圖中脈沖形狀不太規則是由高頻響應造成的。

取沖擊錘中心點附近的單元，對其進行z向應力分析。應力變化如下圖所示，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。

分別計算在v=4m/s、v=16m/s情況下的沖擊力，將結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。

根據前面的分析結果，可以看出最大沖擊力產生于在1.3ms附近，取t = 1.3ms時的情況進行分析，可以看到應力波正在擴散，而最大應力出現在沖擊面，之后的應力最大值逐漸偏移到沖擊臺的肋板上，這是由沖擊臺本身的特殊結構所造成的。因此有必要對肋板進行結構和材料的加強。

試驗結果：沖擊過程中最大應力并不是出現在沖擊臺接觸面上，而是在沖擊臺的肋板上，有必要對肋板進行結構和材料的加強。