Sistema di prova d'urto

Sistema di prova d'urto

1.Panoramica dei test

L'impatto subito dai prodotti durante l'uso e il trasporto è dovuto principalmente alla frenata di emergenza e all'impatto dei veicoli, alla caduta e allo schianto degli aerei (atterraggio di emergenza), al lancio dell'artiglieria, all'esplosione di energia chimica e nucleare, alla separazione dell'accensione e al rientro di missili e armi ad alte prestazioni. L'impatto consiste nell'applicare al prodotto una forza impulsiva di alto livello in un tempo relativamente breve.

L'impatto è un processo fisico molto complesso. Come la vibrazione casuale, ha uno spettro di frequenza continuo, ma è anche un processo transitorio e non ha la condizione di stato stazionario casuale. Dopo che il prodotto è stato colpito, lo stato di movimento del suo sistema meccanico cambia improvvisamente e produce una risposta transitoria all'impatto. La risposta dei prodotti all'impatto meccanico ha le seguenti caratteristiche: oscillazione ad alta frequenza, breve durata, tempo di salita iniziale evidente e picchi positivi e negativi di ordine elevato.

Il picco di risposta all'urto meccanico può essere generalmente racchiuso da una funzione esponenziale che diminuisce con il tempo. Per i prodotti con caratteristiche multimodali complesse, la risposta all'urto comprende le seguenti due componenti di risposta in frequenza: la componente di risposta in frequenza forzata dell'ambiente di eccitazione esterno applicato al prodotto e la componente di risposta in frequenza naturale del prodotto durante o dopo l'applicazione dell'eccitazione.

Dal punto di vista fisico, la risposta all'urto generata dal prodotto dopo l'impatto (cioè l'eccitazione transitoria) rappresenta l'effettiva resistenza all'urto del prodotto. Se l'ampiezza della risposta istantanea del prodotto supera la resistenza strutturale del prodotto stesso, il prodotto sarà danneggiato. Si può notare che il danno causato dall'impatto del prodotto è diverso dal danno causato dall'effetto di danno cumulativo, ma appartiene al danno di picco della sollecitazione ultima relativa alla resistenza strutturale del prodotto.

Questo picco di danno causerà deformazioni strutturali, allentamento dell'installazione, crepe o addirittura fratture, connessioni elettriche allentate, connessioni scadenti, rottura e instabilità del prodotto. Questo picco di danno può anche modificare la posizione relativa di ciascuna unità nel prodotto, con conseguente degrado delle prestazioni o fuori tolleranza, e persino la rottura dei componenti o delle parti, rendendoli incapaci di funzionare.

Riassumendo:

(1) Guasto del prodotto causato dall'aumento o dalla diminuzione della forza di attrito tra le parti o dall'interferenza reciproca.

(2) Variazione della resistenza di isolamento del prodotto, diminuzione della resistenza di isolamento e variazione dell'intensità del campo magnetico ed elettrostatico.

(3) Guasto della scheda di circuito del prodotto, danni e guasto del connettore elettrico (a volte, il prodotto viene colpito. L'eccedenza sulla scheda di circuito può migrare e causare un cortocircuito).

(4) Quando le parti strutturali o non strutturali del prodotto vengono sollecitate eccessivamente, il prodotto produce una deformazione meccanica permanente.

(5) Quando si supera la resistenza ultima, le parti meccaniche del prodotto vengono danneggiate.

(6) Fatica accelerata dei materiali

Dalla descrizione precedente si evince che l'impatto avrà un impatto dannoso sulla struttura e sull'integrità funzionale dell'intero prodotto. Il grado di questo effetto dannoso cambia generalmente con l'aumento o la diminuzione dell'entità e della durata dell'impatto. Quando la durata dell'impatto è coerente con il reciproco della frequenza naturale del prodotto o la componente di frequenza principale della forma d'onda dell'ambiente di impatto in ingresso è coerente con la frequenza naturale del prodotto, l'impatto negativo sulla struttura e sull'integrità funzionale del prodotto sarà ulteriormente aumentato.

Pertanto, per garantire che i prodotti abbiano una buona resistenza agli urti e funzionino in modo affidabile e stabile nell'ambiente d'impatto o dopo l'impatto, la prova d'impatto è un metodo e un mezzo importante per risolvere questo problema.

Questo metodo viene utilizzato per valutare le caratteristiche strutturali e funzionali del prodotto sottoposto a impatto meccanico durante la sua vita utile. Tale macchina è generalmente limitata a una gamma di frequenze non superiore a 10000 Hz e a una durata non superiore a 1,0 sec. Nella maggior parte dei casi, la frequenza di risposta principale del prodotto non supera i 2000 Hz e la durata della risposta è inferiore a 0,1 sec

2.Condizioni di prova

(1) Accelerazione di picco

L'entità dell'accelerazione di picco può riflettere direttamente l'entità della forza d'urto applicata al prodotto. Poiché la struttura dei prodotti è per lo più un sistema lineare, anche se si tratta di un sistema non lineare, può essere considerato come un sistema lineare quando la deformazione è piccola. Pertanto, l'accelerazione di risposta generata dopo l'impatto del prodotto è proporzionale all'accelerazione di eccitazione. Si può notare che, in generale, maggiore è l'accelerazione di picco, maggiore è l'effetto distruttivo sul prodotto.

(2) Durata dell'impulso

La durata dell'impulso d'urto si riferisce all'intervallo di tempo durante il quale l'accelerazione viene mantenuta al rapporto di accelerazione di picco specificato. L'impatto della durata dell'impulso d'urto sul prodotto è molto complesso e il suo impatto sull'effetto d'urto è legato al ciclo naturale del sistema testato.

(3) Tempi di impatto

Poiché l'impatto considera principalmente l'impatto sulla resistenza ultima del prodotto, piuttosto che il danno cumulativo, non è necessario condurre prove ripetute sul prodotto. Tuttavia, per evitare imprevisti, è necessario un certo numero di impatti. In genere, è richiesto un impatto continuo per 3 volte in ogni direzione. Inoltre, poiché la risposta massima causata dall'impatto può verificarsi nella stessa direzione dell'impulso di eccitazione o nella direzione opposta all'impulso di eccitazione, è generalmente specificato che la prova d'impatto deve essere condotta in ciascuna direzione dei tre assi mutuamente perpendicolari del provino, cioè in sei direzioni, per cui il numero di prove d'impatto è specificato come 3 x 6 = 18.

3.Requisiti per le apparecchiature di prova

Esistono molte apparecchiature in grado di generare un impatto, tra cui il sistema di prova delle scosse elettriche è il più importante. Non solo è in grado di generare lo spettro di risposta all'impatto e la storia temporale dell'impatto del sito pesante, ma anche di generare la forma d'onda nominale dell'impulso d'impatto. Tuttavia, oltre alla tavola vibrante elettrica, esistono altre apparecchiature in grado di generare la forma d'onda nominale dell'impatto: a caduta libera, ad aria compressa, a pressione gas-liquido e a conversione di momento. Indipendentemente dall'apparecchiatura di prova utilizzata per generare l'impatto, i requisiti sono gli stessi. I requisiti qui indicati sono gli stessi della verifica (taratura) sul banco di prova, cioè non si riferiscono ai requisiti quando l'apparecchiatura di prova d'urto è scarica, ma si riferiscono ai requisiti che l'apparecchiatura di prova d'urto deve soddisfare nel punto di prova dopo l'installazione dei campioni (compresi i morsetti) e dei carichi necessari.