速度阶跃法计算冲击响应幅值的误差原因和适用条件研究

当冲击力作用时间远小于隔离系统的固有周期时，我们通常把冲击运动理想化为速度阶跃，由于这种处理方法大大简化了冲击响应的分析和计算，因此被广泛地用于冲击响应幅值和冲击谱的计算中，而实际上对于有阻尼系统原有的适用条件是不充分的。长期以来速度阶跃法存在严重的误用。本文通过对使用速度阶跃法计算冲击响应幅值的误差原因的研究，提出了速度阶跃法完整的适用条件。     

库仑阻尼系统的冲击响应研究

利用分段线性方法对含库仑阻尼系统的冲击方程进行了解析求解。研究发现,忽略库仑阻尼的粘滞作用,或对冲击激励进行速度阶跃等效,会造成冲击响应计算结果严重偏离正常值。利用仿真结果给出了库仑阻尼系统冲击响应的特点,得出库仑阻尼的加入可有效地提高冲击隔离器的抗冲性能。研究结果对于深入研究库仑阻尼系统冲击响应有重要参考价值和潜在的应用价值。     

双限位器隔离系统的冲击响应计算及参数影响分析

针对限位器在承受冲击载荷过程中存在二次冲击的问题,建立了双限位器冲击隔离系统数学模型,通过分段线性的杜哈梅积分对冲击方程进行了解析求解,并与阶跃速度法的冲击响应结果进行对比,分析限位器参数(刚度比、阻尼比、安装间隙)对冲击响应的影响,讨论了多岛遗传算法在限位器参数优化中的应用。研究结果表明:适当的限位器阻尼可以有效提升隔冲系统的抗冲击能力,但当阻尼较大时,不可用速度阶跃法进行计算;制定合理的优化策略,利用多岛遗传算法可以得到符合冲击要求的限位器最优参数。     

可控阻尼半主动冲击隔离技术研究

传统的冲击隔离系统通常都只是从刚度上进行设计，因此在提供较高冲击隔离效率的同时，往往带来很大的相对位移。针对那些遭受持续时间很短的冲击，但又对冲击隔离效率和相对位移有严格限制的冲击隔离问题，提出了可控阻尼的半主动冲击隔离技术。在不遭受冲击时该半主动冲击隔离系统工作于最小阻尼状态，不影响隔振性能。在遭受冲击时，通过分两个阶段的半主动控制策略控制阻尼比的变化，可以自动地在保证冲击隔离效率的前提下，使用尽可能大的阻尼比，从而大幅降低相对位移幅值。仿真研究表明该可控阻尼半主动冲击隔离技术可以取得优异的冲击隔离性能。     

从系统阶跃响应到系统频率响应函数的方法误差

本文通过对两种具有不同上升沿的实际输入“阶跃信号”的分析，指出把实际输入系统的“阶跃信号”理想化为理论阶跃信号后将导致对系统频率响应函数分析的方法误差，同时对“阶跃信号”的正确选择作了分析。     

碟簧螺栓连接系统冲击响应分析

通过理论计算与有限元模拟,对设置碟形弹簧螺栓连接结构受阶跃冲击载荷响应进行分析。对比设置与不设置碟形弹簧时螺栓峰值应力,揭示碟形弹簧刚度及系统阻尼对螺栓响应影响。结果表明：峰值应力与蝶形弹簧刚度及系统阻尼有关,设置碟形弹簧、减小蝶形弹簧刚度、增大系统阻尼均能降低螺栓峰值应力,且能迅速衰减冲击产生的振动。     

利用增量模态叠加法计算带限位器隔离系统非线性冲击响应

舰船机械设备冲击隔离技术研究是一个较为复杂的综合性问题，特别是安装限位器之后，使得隔离系统不能作为线性系统来处理，因而在冲击响应计算时就不能直接采用模态叠加≯和基于机械振动模态理论和响应谱的动态设计分析方法（DDAM），需要探索新的计算方法。论文将增量模态叠加法推广应用于带有限位器的多层隔振系统的冲击响应计算之中。计算结果与冲击试验结果基本一致，说明采用增量模态叠加法计算浮筏隔离系统的冲击响应是可行的。论文利用增量模态叠加法计算分析了限位器安装位置及其参数对冲击响应的影响，结果表明，安装在浮筏隔振系统不同位置上的限位器，将会对机组和筏体的最大加速度和最大位移响应产生不同的影响。     

舰船设备冲击隔离系统优化设计计算

本文首先把舰船设备冲击隔离系统简化为一个具有六自由度的单刚体冲击隔离系统。其运动微分方程采用状态空间法来描述，刚体的动态响应则采用直接积分法——龙格一库格法进行计算。最后提出并采用有约束非线性规划方法进行冲击隔离系统的优化设计计算。     

冲击加速度校准中微分过程及峰值滤波的问题讨论EI北大核心CSCD

针对于激光干涉法冲击加速度校准中,微分运算之前的滤波问题,进行了实验研究,提出了一种基于冲击速度曲线阶跃上升时间参数为基础的,局域平均滤波差分方式,实现了冲击速度的获取。从而避免了ISO相关标准中基于冲击加速度波形脉宽调控滤波器截止频率的不便之处,并对参数的取值范围进行了实验研究。通过与ISO标准方法的对比实验,验证了该数据处理方法可获得的峰值更高些,可以高10%~20%左右。在不同传感器上所作的实验验证了该方法的有效性与可行性,为冲击加速度的计算提供了另外一种有效实用的数据处理方式。     

粘弹性支座RC梁在低速冲击下的动力响应计算

给出了基于Hertz接触理论的冲击体与梁结构之间的局部接触力-接触变形关系。根据弯曲理论,建立了具有粘弹性支座钢筋混凝土梁在低速冲击作用下的弹塑性动力响应计算方法,并通过算例分析了冲击速度、支座刚度和支座阻尼对动力响应的影响。分析发现:梁的总位移随冲击速度增大而增大,当冲击速度足够大时梁将出现塑性变形。支座条件对梁的动力响应有较大影响,梁的总位移最大值随支座刚度增大而减小,而相对位移最大值随支座刚度增大而增大,振动频率随支座刚度增大而明显增大;梁的总位移最大值随支座阻尼增大而减小,相对位移最大值随支座阻尼变化不明显,位移幅值衰减值随支座阻尼增大而增大,但振动频率不受支座阻尼影响。结果表明:采用粘弹性支座既能减小钢筋混凝土梁的相对位移幅值,又能加速梁的位移幅值衰减,提高了梁结构的抗冲击能力。     

几种普通元件构成隔冲器参数的优化设计

理想隔冲状况是在冲击过程中冲击力为恒定值，达到最大吸能效果，基于这一原理对瞬态冲击下几种普通隔冲元件构成隔冲器参数进行优化设计，得出库仑阻尼一线性弹簧、粘性阻尼一线性弹簧、流体阻尼一线性弹簧组合隔冲器的最优解，并进行实例数值仿真。结果表明库仑阻尼在冲击过程中使设备受到的冲击力为恒定值，因无法归位，不适于多次冲击，而流体阻尼一线性弹簧组合也可以满足在整个冲击过程受到的冲击力为恒定值，粘性阻尼一线性弹簧组合隔冲器基本可以使冲击过程冲击力为恒定值，但是振动衰减较快，也是一种较好的设计。     

冲击隔离发展浅谈

本文简要介绍了冲击现象及特点，并从隔振器建模、冲击测量以及冲击分析方法等几个方面对国内外发展趋势进行了阐述。     

Propagation of spherical shock waves in water

The propagation and attenuation of spherical shock waves in water, produced by the explosion of spherical charge, is studied. Our results compare favourably with experimental data.     

柴油发电机动力装置的实船冲击测试技术

柴油发电机动力装置是现代船舶最重要的动力设备之一,其抗冲击性能对整个船舶的生命力至关重要。实船冲击试验是研究柴油发电机动力装置抗冲击性能的有效手段,对实船冲击试验中柴油发电机动力装置的冲击测试技术进行探讨,对动力装置的测试参数选取、传感器布置、测试系统搭建、测量数据分析进行研究,总结出柴油发电机动力装置的实船抗冲击测试方法,研究成果可应用于其它船舶动力设备的实船冲击测试。     

Shocks and high velocity deformation

The shock Hugoniot curves of a large number of materials up to a few Mbar have been obtained experimentally. Metallurgical examination and physical measurements on metallic and other samples recovered after shock loading up to several 100 kbar indicate the existence of large concentrations of point, line and planar defects. Dislocation mechanisms have been invoked to explain shock wave propagation and the phenomena related to the quick homogenisation of stress and strain behind the shock front. Computer simulation models using molecular dynamics calculations have also been used to understand some aspects of shock wave propagation at an atomistic level. For very strong shocks, the material is expected to melt under shock heating, but the experimental evidence regarding this is inconclusive. A combination of shock temperature measurement and theory may be able to answer this question.     

舰载设备抗冲击试验系统建模与仿真

为使冲击试验机的模拟试验更贴近于实际水下爆炸环境，提高舰船及其设备的抗冲击能力，满足最新抗冲击标准的要求，提出了以液压系统为动力源的新型重载双波冲击试验机系统的模型结构，解决了正负波实现过程中的关键性技术，构建了系统的精确动力学模型。为了对系统在不同测试条件下的参数配置和达到的预期性能进行考察，分别针对BV043／85标准提出的三类设备的冲击环境进行了仿真。仿真结果表明，该系统可以产生与最新抗冲击标准BV043／85和MIL—S-901D相吻合的冲击加速度波形，为实际冲击试验机系统的设计建造提供了理论依据。     

钢丝绳隔振器冲击特性试验研究

采用气缸式冲击模拟台对钢丝绳隔振器进行了冲击特性试验研究，介绍了试验系统及测量方法。在比较符合舰船实际冲击环境的情况下，获得了钢丝绳隔振器压缩和拉伸方向完整的特性曲线。试验结果分析表明，钢丝绳隔振器表现出明显的冲击软化现象，其冲击刚度特性小于静刚度和动刚度，而且它具有大阻尼耗能特性，是比较理想的抗冲元件。     

Enhancement of cushioning performance with paperboard crumple inserts

This paper introduces a novel approach to using multi‐layered corrugated paperboard to provide improved protection against severe mechanical shocks and drops. Conventionally, cushion design requires the determination of the maximum expected shock levels or drop heights as well as their probability of occurrence. These are usually determined from statistical analysis of original field measurements or published drop height distribution data. With this approach, it is acknowledged that the cushioning element will provide adequate protection for statistically likely events but not for extreme, statistically unusual, events. A multi‐layer cushioning system made entirely of corrugated paperboard, designed to extend the cushioning protection range to include these extreme events, has been investigated. The main feature of the cushion is the inclusion of a corrugated paperboard crumple element designed to provide the necessary energy absorption for high compression stress levels. The effect of the complex deceleration produced by the crumple element on the product is analysed by means of the shock response spectrum. Experiments have shown that the paperboard crumple insert dramatically extends the protection range of the cushioning system by generally lowering the shock response spectrum, thus extending the cushion curve static load range. This results in a significant increase in the allowable drop height for a limited number of extreme events. Although this approach may be extended to a combination of conventional cushioning materials, the benefits of providing product protection with recyclable paperboard material are significant. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.