如何根据GJB150A标准选择试验设备——冲击试验

如何根据GJB150A标准选择试验设备 — 冲击试验

MIL-STD-810H&GJB150A

MIL-STD-810H和GJB150A都是针对设备环境适应性和耐久性测试的标准。MIL-STD-810H是美国军事标准，主要用于测试设备在各种极端环境下的可靠性和适应性，包括高温、低温、湿度、振动、冲击等多种环境条件。它广泛应用于美国军方的各类设备，如通信设备、车辆、武器等。

GJB150A是中国的军用设备环境测试标准，与MIL-STD-810H类似，主要用于军事装备的环境适应性测试。它覆盖的测试项目也包括温湿度、振动、沙尘、腐蚀等环境条件，确保装备能够在复杂的环境中正常运行。

冲击试验主要是在MIL-STD-810H Method 516.8/ GJB150A.18A中。

试验目的和应用

a)      评估装备的结构和功能承受装卸、运输和使用环境中不常发生的非重复冲击的能力

b)      确定装备的易损性，用于包装设计，以保护装备结构和功能的完好性

c)       测试装备固定装置的强度，该装备安装在可能发生碰撞的平台上

本试验适用于评估装备在其寿命期内可能经受的机械冲击环境下的结构和功能特性。机械冲击环境的频率范围一般不超过10000Hz，持续时间不超过1.0s。多数机械冲击环境作用下，装备的主要响应频率不超过2000Hz，响应持续时间不超过0.1s。

冲击响应谱

如果没有测量的数据，对于功能性冲击和坠撞安全可使用图1中的合适的谱作为每个轴向的试验谱，而且冲击时间历程的持续时间T_e应在表1中给出的值之间，图1给出的谱与后峰锯齿脉冲的冲击响应谱相似。

推荐的冲击波形合成方法有两个：一个是有限个指定频率的衰减正弦波的叠加；另一个是有限个指定频率的调幅正弦波(小波)的叠加。这种波形的冲击响应谱与图1的冲击响应谱相似，冲击波形的持续时间是表1提供的T_e的最大值。只要瞬态脉冲的响应谱在5Hz~2000Hz频率范围内等于或超过图1给出的谱，且持续时间满足要求，就可采用作为冲击波形。采用经典后峰锯齿脉冲和梯形脉冲是在没有测量数据情况下最低可接受的选择。

表1：冲击响应谱试验参数 (见图1)

 图1：没有测量数据时使用的冲击响应谱

如果规定装备除了进行冲击振动试验外还需进行随机振动试验，在试验剪裁时，有可能用随机试验替代冲击试验。在功能性冲击中就有一个这种剪裁的例子，图2提供了两条加速度谱密度曲线，用来与特定的加速度谱密度试验环境进行比较，以确定随机振动是否足够严酷到能替代测量的或规定的冲击量级。从这些平稳随机环境加速度谱密度曲线演变而来的冲击响应谱包络了图1中相应的冲击响应谱。

图2：与图1等效的随机试验的输入ASD

经典冲击脉冲

如果程序要求采用经典冲击脉冲，并且实测的数据在经典冲击脉冲的允差之内，则可采用经典冲击脉冲，否则，不予采用。对功能冲击和坠撞安全，可选用后峰锯齿脉冲，后峰锯齿脉冲的波形和允差如图3所示。

图3 后峰锯齿波形参数和允差

当没有测量数据，且试件为飞行器设备或地面设备时，图1给出了预计的功能性冲击试验的输入冲击响应谱，持续时间T_e 由表1给出。图2提供了与图1冲击试验响应谱等效的随机振动的加速度谱密度。如果试件在冲击试验前已经作过随机振动，先前的随机振动的加速度谱密度达到或超过了图2的加速度谱密度量级，并且随机振动试验中的功能试验要求又与冲击试验的相同，则经批准后可不进行功能性冲击试验。

表2：后峰锯齿脉冲试验参数（见图3）

对需包装的装备或易损性试验，可选用对称梯形脉冲，对称梯形脉冲的波形和允差如图4所示。

图4：对称梯形脉冲波形参数和允差

采用经典梯形脉冲时，使处于非工作状态的未包装的试件承受一系列A_m=30g梯形冲击脉冲，其持续时间（单位：s）由表3和公式确定(假设完全弹性回弹)。

式中:

H——设计跌落高度，cm

A_m——冲击加速度峰值，g

T_D——冲击持续时间，s

g——重力加速度，980.6cm/s²

表3：梯形波脉冲试验参数（见图4）

推荐设备

KRD14气动垂直冲击响应谱试验机

用于测量和测定电工电子产品或包装的抗冲击性能，评价被测产品在冲击环境中的可靠性和结构完整性。冲击响应谱是一系列具有不同固有频率的单自由度线性系统在同一冲击激励下响应的总和。当产品受到冲击时，其冲击响应的最大值意味着产品具有最大应力。因此，冲击响应谱测试仪能够更好地模拟真实环境中所遭受的冲击波和冲击能量。

KRD15气动水平冲击响应谱试验机

最先进的冲击响应谱试验机，采用压缩气体能量提供冲击能量，推动冲击锤冲击共振板，产生高能冲击。与传统的摆锤冲击响应谱测试仪相比，具有能量高、性能稳定、可靠性高、重复性好、调整方便、安全环保等优点。主要应用于航天、航空、船舶等行业。

KRD11气动垂直冲击/碰撞试验台

设备设计先进，自动化程度高，可靠性高，操作简单，维护方便。该系统既能满足冲击和碰撞试验的要求，又能进行常规的半正弦波、后峰锯齿波、梯形波等波形冲击试验。全气压驱动冲击，无污染，无液压泄漏风险，保持环境清洁。

KRD12气动水平冲击/碰撞试验台

用于测量和确定产品或包装的水平冲击阻力，并评估试验装置在水平冲击环境中的可靠性和结构完整性。该系统可以进行常规的半正弦波、后峰锯齿波或梯形波冲击试验，实现产品在实际环境中所受的冲击能量，从而改善产品或包装结构。

KRD13气动高能量垂直冲击试验台

是专门为满足军工和汽车测试的要求而设计的。该系统采用气压蓄能膨胀原理。通过调整充气压力，可以在短行程内轻松执行各种高能量冲击加速度测试。对于更高加速度的经典冲击测试，它可以附加相应的冲击放大器以完成高峰值加速度测试。