垂直式?jīng)_擊試驗臺試驗分析

在對沖擊試驗機進(jìn)行研究與測試的過(guò)程中，如何準確地獲得沖擊過(guò)程中沖擊力等參數的實(shí)時(shí)狀況，一直是難以解決的問(wèn)題。對于較為簡(jiǎn)單的結構，人們常常用解析方法來(lái)得到精確的結果。

然而，對于復雜結構，動(dòng)力響應問(wèn)題非常難解，而像垂直式?jīng)_擊試驗臺這樣的復雜結構，其沖擊動(dòng)態(tài)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(wèn)題的主要方法。下面，我們來(lái)簡(jiǎn)單了解一下。

垂直式?jīng)_擊試驗臺試驗分析：

試驗設備：環(huán)儀儀器 垂直式?jīng)_擊試驗臺

試驗原理：通過(guò)將動(dòng)力學(xué)理論與有限元方法相結合來(lái)研究復雜結構的沖擊動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。

接觸碰撞界面算法：一類(lèi)是拉格朗日乘子法，另一類(lèi)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(shí)與沖擊臺面發(fā)生碰撞，約在t =1.5ms 時(shí)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(diǎn)附近的單元，對其進(jìn)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(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?jīng)_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(jìn)行結構和材料的加強。

試驗結果：沖擊過(guò)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(jìn)行結構和材料的加強。