Воздействие ударной нагрузки

Механизм воздействия удара. В механике абсолютно твердоготвёрдого тела удар рассматривается как скачкообразный процесс, продолжительность которого бесконечно мала. Во время удара в точке соприкосновения соударяющихся тел возникают большие, но мгновенно действующие силы, приводящие к конечному изменению количества движения. В реальных системах всегда действуют конечные силы в течение конечного интервала времени, и соударение двух движущихся тел связано с их деформацией вблизи точки соприкосновения и распространением волны сжатия внутри этих тел. Продолжительность удара зависит от многих физических факторов: упругих характеристик материалов соударяющихся тел, их формы и размеров, относительной скорости сближения и т.д.[10]

Изменение ускорения во времени принято называть импульсом ударного ускорения или ударным импульсом, а закон изменения ускорения во времени - формой ударного импульса. К основным параметрам ударного импульса относят пиковое ударное ускорение (перегрузку), длительность действия ударного ускорения и форму импульса.

Различают три основных вида реакции изделий на ударные нагрузки:

* баллистический (квазиамортизационный) режим возбуждения (период собственных колебаний ЭУ больше длительности импульса возбуждения);

* квазирезонанансный режим возбуждения (период собственных колебаний ЭУ примерно равен длительности импульса возбуждения);

* статический режим возбуждения (период собственных колебаний ЭУ меньше длительности импульса возбуждения).

При баллистическом режиме максимальное значение ускорения ЭУ всегда меньше пикового ускорения воздействующего ударного импульса. КвазирезонанасныйКвазирезонансный режим возбуждения наиболее жесткийжёсткий по величине возбуждаемых ускорений (m более 1). При статическом режиме возбуждения отклик ЭУ полностью повторяет воздействующий импульс (m=1), результаты испытаний не зависят от формы и длительности импульса. Испытания в статической области эквивалентны испытаниям на воздействие линейного ускорения, т.к. его можно рассматривать как удар бесконечной длительности.

Испытания на ударную нагрузку проводят в квазирезонансном режиме возбуждения. Ударную прочность оценивают по целостности конструкции ЭУ (отсутствие трещин, сколов).

Испытания на ударную устойчивость проводят после испытаний на ударную прочность под электрической нагрузкой для проверки способности ЭУ выполнять свои функции в условиях действия механических ударов.

Рис. Стенд для испытаний на воздействие ударных нагрузок   1 – стол, 2 – клиноременная передача, 3 – кулачок, 4 – направляющие, 5 – амортизаторы, 6, 8 – станина, 7 – двигатель

Помимо механических ударных стендов применяют электродинамические и пневматические ударные стенды. В электродинамических стендах через катушку возбуждения подвижной системы пропускают импульс тока, амплитуда и длительность которого определяют параметры ударного импульса. На пневматических стендах ударное ускорение получают при соударении стола со снарядом, выпущенным из пневматической пушки.

Характеристики ударных стендов изменяются в широких пределах: грузоподъемностьгрузоподъёмность – от 1 до 500 кг, число ударов в минуту (регулируется) – от 5 до 120, максимальное ускорение – от 200 до 6000 g, длительность ударов – от 0,4 до 40 мс.