一种单轴振动台模拟碰撞试验方法技术

本发明专利技术公开了一种单轴振动台模拟碰撞试验方法，属于试验测试技术领域，本发明专利技术是通过试验件容器的底部与单轴振动台的夹具之间设置高度相同、不同刚度的弹簧，通过对单轴振动台给予激励，使模拟碰撞的过程中产生不均衡的位移，最终形成椭球形摆动，引发容器内试验件的碰撞；然后，对所述试验件容器、弹簧和单轴振动台的夹具构成的试验系统进行建模和仿真分析，并对弹簧优化修正，通过仿真分析结果得到固有频率，以频率为固有频率的激励进行仿真和试验，试验得到对应位置的加速度，通过所述激励和加速度处理得到激励幅值与加速度响应的线性关系；将试验所需相应幅值代入所述线性关系，能够得到对应激励，从而进行有效试验。

【技术实现步骤摘要】
一种单轴振动台模拟碰撞试验方法
本专利技术属于试验测试
，尤其涉及一种单轴振动台模拟碰撞试验方法。
技术介绍
包装件在运输过程中会受到多种机械环境条件的影响，主要为振动、冲击、静载、倾斜摇摆、稳态加速度等，其中振动和冲击是最主要的因素。而振动测试是在实验室内根据产品的特点和实际运输环境，通过模拟，对包装件进行检测和试验。振动试验主要包括正弦振动、随机振动和颠簸等几种运动形式，但是在实际的运输过程中，包装件与包装件和其周围装置之间会经历弹跳、移动、碰撞等过程，其中散装件运输中尤为严重，其承受的是重复随机冲击环境，工程上可用碰撞试验进行模拟。模拟碰撞需要专用的运输颠簸试验台，但国内大多数实验室并不具备该试验设备，而单轴振动台设备却十分常见。传统的使用单轴振动台模拟碰撞试验是在振动台台面上设置围栏，在振动过程中设备在经历振动外还可跳动，与相当于挡箱板(栏杆)和其他设备的围栏发生碰撞。但该种方法具有很大的局限性，包装件在运输时不仅弹跳产生碰撞，还会因为摇摆发生碰撞，后者在路面条件不理想时尤为明显，而该情况会对散装件造成更大的不利影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种单轴振动台模拟碰撞试验方法，从而克服了使用单轴振动台模拟碰撞试验局限大的缺点。为实现上述目的，本专利技术提供了一种，包括以下步骤：S1、选择试验件容器；S2、在所述试验件容器的底部与单轴振动台的夹具之间设置高度相同、不同刚度的弹簧；S3、在所述试验件容器的底部边缘和外侧安装多个加速度传感器；S4、对所述试验件容器、弹簧和单轴振动台构成的试验系统进行构建试验系统模型和仿真分析，并对所述弹簧进行优化修正，通过仿真分析得到所述试验系统的振动模态；S5、从所述振动模态仿真的结果中提取该阶低频段、振型为椭球形的模态和该阶对应的固有频率ωn，然后以所述固有频率ωn、幅值d的激励为激励，对所述试验系统做仿真正弦定频试验；S6、将试验件放置在所述试验件容器中，通过所述单轴振动台对试验件容器施加所述激励，引发所述试验件模拟碰撞，多个所述加速度传感器测得各处的线加速度，根据线加速度得到测量位置的角加速度；S7、对所述激励和角加速度处理得到激励幅值与角加速度响应的线性关系；S8、通过所述线性关系和实验要求的响应幅值，得到实验要求的激励。进一步的，所述试验件容器为长方体结构。进一步的，所述试验件容器的底部四角分别设有一个所述弹簧。进一步的，多个所述弹簧为高度相同、刚度不同的弹簧。进一步的，所述加速度传感器采用线加速度计。进一步的，所述加速度传感器的个数为9个，其中，所述试验件容器的底端的一个底角设有3个与所述底角的三条棱方向一致的所述加速度传感器，沿着所述底角的三条棱方向上的三个棱角上分别设有2个与所述沿着的方向垂直的所述加速度传感器。进一步的，所述S5采用有限元分析软件进行建模和仿真分析。进一步的，所述振动模态为前六阶振动模态。与现有的技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术所提供的一种单轴振动台模拟碰撞试验方法，通过在所述试验件容器的底部与单轴振动台的夹具之间设置高度相同、不同刚度的弹簧，对单轴振动台给予激励，使模拟碰撞的过程中产生不均衡的位移，最终形成椭球形摆动，引发容器内试验件的碰撞，通过弹簧能够使试验件不仅除了与试验件容器壁发生碰撞，还能够模拟弹跳碰撞，从而减少了包装件在模拟碰撞试验时对试验设备的要求，从而解决了单轴振动台模拟碰撞试验局限大的缺点；同时，还对所述试验件容器、弹簧和单轴振动台的夹具构成的试验系统进行构建试验系统模型和仿真分析，以此来验证该试验系统的可行性，对不符合要求的试验系统进行所述弹簧优化修正，根据修正后的得到的数据关系能够确定需要试验的数据，从而进行有效的试验，通过前期大量的仿真计算，能够降低对试验设备的要求，同时能够提高试验的成功率，减少不必要的财力、物力消耗。2、本专利技术所提供的试验件容器采用的结构为长方体结构，考虑到包装件在运输的过程中多放置在车厢内，因此选择长方体结构的容器，使用长方体结构的容器进行模拟具有较好的普遍性和实用性。3、本专利技术所提供的弹簧为四个高度相同、刚度不同的弹簧，通过四个高度相同、刚度不同的弹簧能够更使振动模拟得更准确。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一种单轴振动台模拟碰撞试验方法的流程图；图2是本专利技术的试验系统的结构示意图；图3是本专利技术的实施例1的弹簧的位置示意图；图4是本专利技术的实施例1的位移激励与角加速度响应关系图；其中：1-试验件容器，2-弹簧，3-夹具。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术所提供的单轴振动台模拟碰撞试验方法包括以下步骤：S1、根据试验件的包装件尺寸、运输放置方式、试验件数量确定试验件容器1的大小，考虑到包装件(即试验件)在运输的过程中多放置在车厢、船舱及机舱内，因此选择长方体结构的试验件容器1进行试验。S2、根据试验件和试验件容器1的质量选择四个高度相同、刚度不同的弹簧2，四个弹簧2的一端分别对称设置在试验件容器1的底部四角(如图3所示)，四个弹簧2的另一端分别设置在单轴振动台的夹具3上(如图2所示)。S3、在试验件容器1的底部边缘和外侧安装多个线加速度计，用于测量试验件容器1的角加速度。例如安装9个线加速度计，9个线加速度计放置的位置如图2所示，试验件容器1的底端的一个底角设有3个与该底角的三条棱方向(分别为X轴方向、Y轴方向和Z轴方向)一致的线加速度计，沿着该底角的X轴方向上的的棱角的Y轴方向和Z轴方向上均设有一个线加速度计，沿着该底角的Y轴方向上的的棱角的X轴方向和Z轴方向上均设有一个线加速度计，沿着该底角的Z轴方向上的的棱角的X轴方向和Y轴方向上均设有一个线加速度计。S4、采用有限元分析软件对试验件容器1、弹簧2和夹具3构成的试验系统进行构建试验系统模型和仿真分析，通过对试验系统模型仿真分析能够验证试验系统的可行性，即验证该试验系统是否具有摇摆振动的特征，如不符合要求，能够对弹簧2的刚度进行优化修正；通过仿真分析得到试验系统的前六阶振动模态，对于振动试验来说，研究对象多为前六阶振动模态，之后的模态不容易激发，而且在实际中影响较小，可以忽略，不具备太多研究价值，通过振动模态能够更直观的观察试验系统的试验情况。S5、因包装件运输的碰撞为低频随机冲击，前六阶振动模态中的高阶振型模态对其影响能够忽略不计，不具有研究价值，且需要使试验系统产生摇摆运动使容器内物体产生碰撞，因此在从前六阶振动模态的仿真的结果中提取低频段、振型为椭球形的模态和该阶对应的固有频率ωn，然后将固有频率ωn、幅值d为激励，对弹簧2、试验件容器1和夹具3构成的试验系统做正弦定频振动仿真；通过仿真得到，该试验系统的固有频率较小，因此试验件容器1的变形极小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单轴振动台模拟碰撞试验方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、选择试验件容器；S2、在所述试验件容器的底部与单轴振动台的夹具之间设置高度相同、不同刚度的弹簧；S3、在所述试验件容器的底部边缘和外侧安装多个加速度传感器；S4、对所述试验件容器、弹簧和单轴振动台的夹具构成的试验系统进行构建试验系统模型和仿真分析，并对所述弹簧进行优化修正，通过仿真分析得到所述试验系统的振动模态；S5、从所述振动模态仿真的结果中提取该阶低频段、振型为椭球形的模态和该阶对应的固有频率ωn，然后以所述固有频率ωn、幅值d的激励为激励，对所述试验系统做仿真正弦定频试验；S6、将试验件放置在所述试验件容器中，通过所述单轴振动台对试验件容器施加所述激励，引发所述试验件模拟碰撞，多个所述加速度传感器测得各处的线加速度，根据线加速度得到测量位置的角加速度；S7、对所述激励和角加速度处理得到激励幅值与角加速度响应的线性关系；S8、通过所述线性关系和实验要求的响应幅值，得到实验要求的激励。

【技术特征摘要】
1.一种单轴振动台模拟碰撞试验方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、选择试验件容器；S2、在所述试验件容器的底部与单轴振动台的夹具之间设置高度相同、不同刚度的弹簧；S3、在所述试验件容器的底部边缘和外侧安装多个加速度传感器；S4、对所述试验件容器、弹簧和单轴振动台的夹具构成的试验系统进行构建试验系统模型和仿真分析，并对所述弹簧进行优化修正，通过仿真分析得到所述试验系统的振动模态；S5、从所述振动模态仿真的结果中提取该阶低频段、振型为椭球形的模态和该阶对应的固有频率ωn，然后以所述固有频率ωn、幅值d的激励为激励，对所述试验系统做仿真正弦定频试验；S6、将试验件放置在所述试验件容器中，通过所述单轴振动台对试验件容器施加所述激励，引发所述试验件模拟碰撞，多个所述加速度传感器测得各处的线加速度，根据线加速度得到测量位置的角加速度；S7、对所述激励和角加速度处理得到激励幅值与角加速度响应的线性关系；S8、通过所述线性关系和实验要求的响应幅值，得到实验要求的激励。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨舟，李刚，蒋雯倩，颜丹丹，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广西,45