一种应用于垂直冲击试验机上的冲击响应谱发生器制造技术

本发明专利技术涉及一种应用于垂直冲击试验机上的冲击响应谱发生器，包括激励垫块、框架组件和谐振响应板；所述激励垫块一端设有橡胶垫，未设有橡胶垫的一端与垂直冲击试验机的跌落台面固连，且激励垫块位于跌落台面的中心处，激励垫块轴线与跌落台面相互垂直；谐振响应板位于框架组件内，通过弹性连接件与框架组件连接；试验时，框架组件随跌落台面跌落时，激励垫块设有橡胶的一端穿过框架组件底部，与谐振响应板发生碰撞，产生爆炸冲击信号，得到冲击响应谱。本装置结构简单，拆卸方便，实现了冲击试验机双重功能，降低成本的同时提高模拟的可靠性。

A shock response spectrum generator applied to vertical impact testing machine

The invention relates to a shock response spectrum generator applied to a vertical impact tester, which comprises an excitation pad, a frame assembly and a harmonic response plate; one end of the excitation pad is provided with a rubber pad, and one end without a rubber pad is fixed to the falling table of the vertical impact tester, and the excitation pad is located at the center of the falling table. The axis of the exciting pad is perpendicular to the falling platform; the resonant response plate is located in the frame component and connected with the frame component through the elastic connector; when the frame component falls down with the falling platform, one end of the exciting pad with rubber passes through the bottom of the frame component and collides with the resonant response plate, resulting in explosive impact. The impact response spectrum is obtained by hitting the signal. The device has the advantages of simple structure, convenient disassembly, dual functions of impact testing machine, low cost and high reliability of simulation.

【技术实现步骤摘要】
一种应用于垂直冲击试验机上的冲击响应谱发生器
本专利技术属于航空航天
，涉及一种冲击响应谱试验的新型设备，具体为一种安装与垂直冲击试验机跌落台面上的冲击响应谱发生器，通过提升和释放跌落台面，激励冲击谱发生器上的谐振响应板产生爆炸冲击信号，得到冲击响应谱。
技术介绍
伴随现代飞行器与航天器高机动性、强稳定性的发展要求，严酷的力学环境试验是飞行器与航天器运行前的必要考核环节。恶劣的冲击环境严重威胁着飞行器与航天器的安全。在该环境中，飞行器与航天器的薄弱结构和敏感器件随时可能损坏，导致飞行器与航天器的功能失效。如何有效模拟严酷的冲击环境已经成为当前国际上的研究热点。现有模拟冲击环境试验的主要方式有经典冲击试验和冲击响应谱试验。进行经典冲击试验的主要设备有：垂直冲击试验机和水平冲击试验机。此类设备以模拟经典冲击波形为目的，即半正弦冲击波，后峰锯齿波与梯形方波。经典冲击波形属于运载过程的跌落碰撞冲击，与复杂的爆炸冲击波形有较大区别。模拟爆炸冲击环境主要通过冲击响应谱试验实现。冲击响应谱是一系列固有频率不同的单自由度系统在冲击时域波形激励下，其最大响应幅值随频率变化的谱线。冲击谱不但能等效复杂的振荡冲击载荷，还能反应试验对象自身的响应情况，是当前使用最广泛的冲击模拟试验方法。目前，进行冲击响应谱试验的方式有火工品爆炸，电动振动台和机械撞击，其中：1)火工品爆炸方式通过火药爆炸直接模拟真实的爆炸冲击环境，采集冲击响应信号得出冲击响应谱。该方式虽然能模拟真实的爆炸冲击环境，但由于火工产品的危险性以及爆炸波形难以控制且重复性低，这种试验方式受到了一定限制。2)电动振动台方式是通过输入时域爆炸波形信号控制电动振动台面振动，形成冲击响应谱，这种方式虽然原理简单，但因为电动振动台的振动频率与幅值的局限性，该设备只能模拟低幅值、窄频率的爆炸冲击环境。3)机械撞击方式通过一质量块高速撞击谐振响应装置，使谐振响应装置产生爆炸冲击响应信号，得出冲击谱，是当前使用最广泛的试验方式。谐振响应装置通常为悬臂梁或薄板，产生的响应信号具有较高幅值与较宽频率范围。目前，通过该方式产生冲击响应信号需要开发专用设备，如摆锤冲击试验机，气炮冲击试验机等，成本较高，步骤繁琐。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：针对现有冲击响应谱试验方式的不足，本专利技术提出一种基于垂直冲击试验机的冲击响应谱发生器，进行爆炸冲击环境模拟。本专利技术的技术方案是：一种应用于垂直冲击试验机上的冲击响应谱发生器，包括激励垫块10、框架组件和谐振响应板7；所述激励垫块10一端设有橡胶垫，未设有橡胶垫的一端与垂直冲击试验机的跌落台面固连，且激励垫块10位于跌落台面的中心处，激励垫块10轴线与跌落台面相互垂直；谐振响应板7位于框架组件内，通过弹性连接件与框架组件连接；试验时，框架组件随跌落台面跌落时，激励垫块10设有橡胶的一端穿过框架组件底部，与谐振响应板7发生碰撞，产生爆炸冲击信号，得到冲击响应谱。本专利技术的进一步技术方案是：所述框架组件包括底板13、两个顶部限位板14、四个导向杆9和若干阻尼缓冲器11；底板13中部开有通孔，边缘顶角处开有盲孔，且响应板与底板的距离要大于垫块的高度；四个导向杆9一端分别插入开有的盲孔中并与盲孔螺纹连接，另一端穿过谐振响应板7后，与两个顶部限位板14固连，其中穿过谐振响应板7同一侧的两个导向杆9固连同一个顶部限位板14；四个导向杆9轴线相互平行，且与底板13平面相互垂直；顶部限位板14、底板13和谐振响应板7相互平行；在谐振响应板7与顶部限位板14之间的导向杆9上套有若干阻尼缓冲器11，且每个导向杆9上套有的阻尼缓冲器11数量相同。本专利技术的进一步技术方案是：所述谐振响应板7对称的两侧外壁均布有若干凸起，顶部限位板14外侧对应位置处，均布有数量相同的凸起；谐振响应板7上的凸起和对应的顶部限位板14上的凸起之间，通过弹性软绳挂在凸起上，进行连接。本专利技术的进一步技术方案是：还包括套筒13，套筒13通过螺纹固定在响应板上，所述套筒13位于导向杆9和谐振响应板7上开有的通孔之间，起限定作用，与导向杆9外壁和谐振响应板7通孔内壁均为间隙配合。专利技术效果本专利技术的技术效果在于：(1)冲击响应谱发生器可装卸，不改变传统垂直冲击试验机的结构，在进行经典冲击试验的同时，可进行冲击响应谱试验。(2)本专利技术的冲击谱发生器机构简单，在导向杆和弹性软绳的固定与支撑下，谐振响应板与激励垫块发生高速碰撞，产生能量较大的爆炸冲击时域波形。(3)将阻尼缓冲器作为一种耗能装置使用，可以实现爆炸冲击波形快速衰减，同时防止谐振响应板与顶部限位装置以及激励垫块发生多次碰撞。(4)传统的冲击试验机只能形成经典脉冲冲击波形，对爆炸冲击波形的冲击响应谱试验需要开发专用设备，本专利技术实现了冲击试验机双重功能，降低成本的同时提高模拟的可靠性。附图说明图1：现有技术中的垂直冲击试验机示意图图2：冲击响应谱发生器示意图图3：垂直冲击试验机安装冲击响应谱发生器图4：提升跌落台面到指定高度图5：跌落台面撞击波形发生器图6：谐振响应板撞击激励垫块图7：冲击响应谱试验流程图图8：冲击谱发生器主视图图9：冲击谱发生器左视图附图标记说明：1-跌落台面、2-波形发生器、3-底座、4-气囊、5-阻尼器、6-提升装置、7-谐振响应板、8-弹性软绳、9-导向杆、10-激励垫块、11-阻尼缓冲器、12-冲击响应谱发生器具体实施方式参见图1-图7，一种基于垂直冲击试验机的冲击响应谱发生器，其特点在于：谐振响应装置主要由谐振响应板、导向杆、激励垫块、弹性软绳及阻尼缓冲器构成。谐振响应板由弹性软绳悬挂并通过导向杆限制其位移方向。本实施例中的激励垫块为合金钢。弹性软绳的主要作用是控制谐振响应板的位置，对其支撑，从而使谐振响应板能和激励垫块具有相对撞击速度。导向杆的作用是限制谐振响应板只在竖直方向上运动，保证激励载荷作用于谐振响应板中面的对称位置。所述的激励垫块、主要作用是激励谐振响应板，使其产生爆炸冲击信号，激励垫块顶部将粘贴一层橡胶垫主要作用是防止激励垫块与谐振响应板直接碰撞而产生局部塑性变形，橡胶垫起缓冲作用，可避免谐振响应板与垫块发生刚性碰撞。所述的阻尼缓冲器主要有两个作用：防止谐振响应板在同激励垫块撞击之后，向上反弹撞击冲击谱发生器顶部的限位装置；消耗谐振响应板的动能，防止其在首次激励完成之后不断往复运动，与激励垫块发生二次碰撞，保证单次爆炸冲击信号的模拟效果，得到合理的冲击响应谱。在跌落台面自由释放状态下，利用重力提供冲击谱发生器上的谐振响应板动能，避免使用专用设备的激振器。将冲击谱发生器安装于传统垂直冲击试验机的跌落台面上，在进行冲击响应谱试验的同时，保持了冲击试验机模拟经典冲击波形的功能，扩充了传垂直统冲击试验机的运用范围。冲击谱发生器模拟爆炸冲击信号主要包括以下步骤：步骤1：通过螺栓连接，将冲击响应谱发生器底板固定于垂直冲击试验机跌落台面上；步骤2：利用提升装置驱动跌落台面上升到指定高度，释放跌落台面，使冲击谱发生器与跌落台面自由下落；步骤3：当跌落台面与冲击试验机底座上的波形发生器撞击后反弹时，谐振响应板因为惯性，将继续竖直向下运动，并与安装与跌落台面上的激励垫块碰撞，产生爆炸冲击信号，得到冲击响应谱；步骤4：首次撞本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于垂直冲击试验机上的冲击响应谱发生器，其特征在于，包括激励垫块(10)、框架组件和谐振响应板(7)；所述激励垫块(10)一端设有橡胶垫，未设有橡胶垫的一端与垂直冲击试验机的跌落台面固连，且激励垫块(10)位于跌落台面的中心处，激励垫块(10)轴线与跌落台面相互垂直；谐振响应板(7)位于框架组件内，通过弹性连接件与框架组件连接；试验时，框架组件随跌落台面跌落时，激励垫块(10)设有橡胶的一端穿过框架组件底部，与谐振响应板(7)发生碰撞，产生爆炸冲击信号，得到冲击响应谱。

【技术特征摘要】
1.一种应用于垂直冲击试验机上的冲击响应谱发生器，其特征在于，包括激励垫块(10)、框架组件和谐振响应板(7)；所述激励垫块(10)一端设有橡胶垫，未设有橡胶垫的一端与垂直冲击试验机的跌落台面固连，且激励垫块(10)位于跌落台面的中心处，激励垫块(10)轴线与跌落台面相互垂直；谐振响应板(7)位于框架组件内，通过弹性连接件与框架组件连接；试验时，框架组件随跌落台面跌落时，激励垫块(10)设有橡胶的一端穿过框架组件底部，与谐振响应板(7)发生碰撞，产生爆炸冲击信号，得到冲击响应谱。2.如权利要求1所述的一种应用于垂直冲击试验机上的冲击响应谱发生器，其特征在于，所述框架组件包括底板(13)、两个顶部限位板(14)、四个导向杆(9)和若干阻尼缓冲器(11)；底板(13)中部开有通孔，边缘顶角处开有盲孔，且响应板与底板的距离要大于垫块的高度；四个导向杆(9)一端分别插入开有的盲孔中并与盲孔螺纹连接，另一端穿过谐振响应板(7)后，与两个顶部限位板(14)固连，其中穿过谐振响应...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘承骛，温晶晶，吴斌，徐丰，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61