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

GJB150A标准是指导中国军用设备环境适应性测试的重要规范，其中冲击试验是评估装备在装卸、运输和使用过程中承受非重复性冲击能力的关键环节。本文将详细介绍如何根据GJB150A标准选择试验设备进行冲击试验，包括试验目的、冲击响应谱、经典冲击脉冲等内容。

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Te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Te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)

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Te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Am=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
Am——冲击加速度峰值，g
TD——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）