冲击试验过程中对试验结果产生影响的因素分析

冲击试验过程中对试验结果产生影响的因素分析

摘 要：冲击试验用于考核产品在寿命周期内可能经受冲击环境下的结构和功能特性。 1 传感器（冲击加速度计）对冲击结果的影响

1.1传感器误差对冲击试验结果的影响

传感器的工作原理是将所探测、接受到的指令信号传递给实验设备，并监视、控制和反馈试验设备所返回的信息，是一种指令传输工具。

在冲击试验过程中，传感器的作用是将试验人员所设定的试验参数传输到冲击设备上，冲击设备在接收道指令后开始冲击并反馈所检测到的实际冲击数值，试验人员便可根据数值误差进行相应的参数调试。

能否准确的传输冲击试验指令，传感器自身的精确度是关键。精密且灵敏度较高的高等级传感器会准确的传输冲击试验参数指令，但弊端是外界的其他干扰可能也会对其指令的传输造成一定的影响；粗糙且灵敏度较低的传感器在传输指令过程中可能会发生折损，无法准确的传递指令信号；所以精密且灵敏度适中的传感器是冲击试验最为合适的传感器。传感器应根据冲击设备的精度选取实验室应优先选择有质量保证的专业厂家生产的精密且与试验设备类型和精密度相匹配的传感器。

1.2 传感器的安装位置对冲击试验结果的影响

在实验过程中首先应使台面质量分布均匀，然后使传感器位置靠近试验样品或安装在台面中心处，以真实准确的将控制系统发出的冲击加速度值和脉冲持续时间等冲击参数信息传递给受试样品，反之传感器距离受试样品后台面中心越远，失真率就越高。

建议实验室在进行产品冲击试验时，根据产品结构特点和设备性能，可将传感器安装在受试产品的位置或台面中心处使台面质量分布均匀，具体以既能保证传感器传输数据的准确、又要保证传感器在冲击过程中不受损伤为宜。

1.3 传感器的安装的牢固程度对试验结果的影响

传感器在台面上的安装是否牢固直接影响着实验参数信息。传感器应安装牢固传感器和传感器连接线之间应拧紧、不能松动，否则将影响信号的传递质量或在连续冲击过程中使指令信号突然中断，影响试验结果。在日常试验过程中，应注意经常检查传感器和传感器连接线之间的连接紧固情况，多个产品连续使用冲击试验台，在每个产品试验前均应对传感器和其连接线的紧固情况进行检查，以防止其松动带来对加速度值和脉冲持续时间试验结果、冲击力对传感器损伤的影响。

2 夹具对冲击试验的影响

2.1 夹具的安装位置对冲击试验的影响

夹具是实验过程中用于固定产品的介质，将受试产品安装在冲击台上的什么位置对冲击实验结果准

确性的影响最小，这是试验过程中需要重点考虑的问题。经过实践摸索，将冲击夹具安装在冲击台的中心位置或接近中心的位置对试验结果准确性的影响最小，反之，离台面中心距离越远，对试验结果准确性的影响也越大。如夹具数量不止一个，则应将它们均匀分布在冲击台面上且夹具与夹具间不应受到出冲击设备施加的冲击力以外的其它力的辐射。

冲击夹具设计合理性对冲击试验结果的影响

夹具的设计必须要合理，以保证受试产品在夹具内无缝隙。如存在缝隙，则在冲击过程中，易使受试产品在夹具内产生窜动，进而产生应力叠加。此时虽然控制系统显示的冲击试验结果参数值在规范规定的范围内，但实际上受试产品除了受到了预期给定的冲击应力外、还经受了非预期给定的由于夹具设计不合理而产生的冲击力，造成过试验考核，进而影响冲击试验结果的准确性和对产品自身产生一定的影响。

2.3 受试产品安装的牢固性对冲击试验结果的影响

进行冲击试验时，有些时候是用压板、螺栓等直接将受试产品安装在冲击台上进行冲击试验，有些时候是需要将产品装进专用夹具内进行冲击试验的。无论哪种装夹方式，均应适用钢性连接和夹紧，以保证受试产品在冲击台面上的安装能牢固无松动。如果安装发生松动，试验过程中会存在潜在的隐患，特别是直接装夹的产品在大冲击力的条件下，可能会在瞬间受冲击力的影响而挣脱夹具或脱离冲击试验台面，这种情况及对现场人员的人生安全造成了威胁由严重的影响了产品的外观和性能。因此，在冲击试验前，必须认真检查冲击试验用夹具与受试产品的固定状态、受试产品在冲击试验台上安装的牢固性，以保证试验结果的准确性和人员的人生安全。

3 冲击台的信号发生器（缓冲垫）对试验结果的影响

冲击试验台缓冲垫主要作用是缓冲和调节冲击加速度值。不同厚度和不同材质的缓冲垫对产品的冲击试验结果都有不同的影响；同一缓冲垫在经过了一定量次数的冲击后，其厚度和弹性也会有所减小，这一微小变化的结果会导致缓冲效果降低、冲击加速度增大、而使其脉冲加速度减小。因此，在新的缓冲垫投入使用后，要注意观察缓冲垫对冲击试验结果影响的变化，摸索其变化规律。实验室可将缓冲垫做好标记，待调试出试验规定的参数之后记下本次所用的缓冲垫型号，以为日后调试作对比分析。当发现原有缓冲垫已不能完全保证满足规定的冲击试验参数设置要求时，应适当调节所使用的缓冲垫数量（即加一块薄的缓冲垫）或厚度（使用较以前厚一点的缓冲垫）。当经过多次冲击后发现缓冲垫的材质已发生了本质上的改变、破裂或出现大量粉末时，则需更换新的缓冲垫，以免对试验结果造成影响。建议实验室将各种厚度、不同材质的缓冲垫的调试结果相关数据形成具体作业指导书，以指导具体的试验操作过程。

4 冲击参数的设置方法对冲击试验结果的影响

产品冲击试验规范给出冲击试验条件参数时一般有以下几种情况：

4.1 给出试验参数允差

此时，试验人员设置参数一般只需按客户所给出的参数即可；但当冲击试验台已使用较长时间，校准/检定结果已发现设备参数存在一定的偏差时，试验人员设置参数时就应考虑偏差的修正值，即所设置的冲击试验参数应是修正后的参数，这样，才能保证检测结果在给定的允许范围内。

4.2 未给出试验参数允差

此时，试验人员应向客户了解产品试验规范的标准依据。依据不同的标准所设置的冲击试验曲线大致相同，但其容差带不同，故对试验结果的影响也不同。如依据GJB150所设置的冲击曲线其容差带较窄，即试验要求较为严格；而依据IEC 标准设置的冲击曲线则容差带较宽，较方便调整试验台。这需要根据客户要求和参照产品试验规范来选取，在争得客户确认后，再按确认的标准依据设置冲击试验曲线。

4.3 直接给出所应执行的标准方法

在试验规范未直接给出冲击试验参数，而只给出了冲击试验所应执行的标准方法时，试验人员应认真阅读、消化所要求执行的标准方法，依据标准方法中所给定的冲击试验参数进行试验参数设置、调整冲击试验台。应注意：当客户要求执行标准方法时，应严格执行标准方法的具体内容和要求，不得随意改变和扩展，否则属方法变更，应先进行确认并得到客户书面确认后方可实施。

5 冲击台的调整方式对冲击试验结果的影响

调整冲击试验台的方式有两种，一种是空载进行，一种是负载进行。一般来说，空载时调整试验参数，其受试产品实际所收到的冲击应力影响较实际使用环境差距相对较大，可能产生欠试验或过试验的情况，影响试验结果的准确性。而加上同受试产品质量和体积相等的模拟负载进行冲击参数的调试，更接近安装产品时的冲击试验条件。因此，在产品试验前调试冲击试验台时，应模拟负载进行。 6 数据处理对试验结果的影响

目前，大多数冲击试验台都以计算机作为控制系统，通过在控制系统设置的试验参数来控制冲击加速度值，产品实际所受到的冲击应力和脉宽时间等数据都会在冲击控制系统的计算机中显示出来。计算机控制系统所给出的冲击试验结果的数据位数一般来说都远多于产品试验规范所给出有效数字为数，那么如何做取值呢？这就涉及到数据处理问题，当数据处理不准确时，最终给出的试验结果数据也将不会准确，严重时（如有数据接近产品试验规范给定的边界值时），可能会影响产品的可接收性。数据处理的一般规则是保留比产品试验规范要求多一位至二位的有效数字，当数据为数较多时，应本着四舍五入考虑（五前是奇数时入，是偶数时舍）的原则，对试验结果数据进行处理。处理完的试验数据，还应对照产品试验规范给定的容差范围，看是否在其规定的允许范围内，如果超出规定范围数据应予以剔除（无效数据），以保证实验结果的数据的充足性；当试验结果数据在后接近产品试验规范给定的容差带边缘时，

应考虑计算试验结果的不确定度，并在报告中分析不确定度对本次试验结果可能的影响。

7 设备维护保养对冲击试验结果的影响

冲击设备经过多次使用或长期使用后，应进行日常维护保养和售后维护保养。实验室应自行日常维护保养，包括每日设备卫生清扫、开机前预热、检查等，待确认无误后方可进行使用。设备日常维护不仅可以延长设备的使用寿命，还可以在设备出现故障时第一时间发现故障，及时进行维修和故障排查，从而保证了产品试验结果的准确性、可靠性。冲击试验台经过长时间使用后，系统性能可能后发生变化，需要联系售后部门进行系统性检查和维护保养，如系统性能发生变化需要进行修正参数时，实验室应将修正参数值引入试验参数设定中；如果冲击试验台需要更换关键零、部件，在更换后应重新进行检定/校准，以保证冲击试验结果的准确性。

8 结束语

冲击试验过程是一个复杂的力学环境试验过程，可便因素较多，试验人员在具体试验的过程中，要充分考虑各种可能的影响因素，并尽可能的做到提前检查、提前采取适当的预防措施，以保证试验结果的准确性。

参考文献：

｛1｝ 军用装备实验室环境试验方法GJB150.18A-2009

｛2｝ 机械振动与冲击 术语GB/T2298-91

｛3｝ 中华人民共和国国家计量检定规程 碰撞试验台 JJG497-2007