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Sistema de ensayo de choque

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Sistema de ensayo de choque

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1.Resumen de las pruebas

El impacto que experimentan los productos durante su uso y transporte se debe principalmente al impacto provocado por el frenado de emergencia y el impacto de vehículos, la caída aérea y el choque de aviones (aterrizaje de emergencia), el lanzamiento de artillería, la explosión de energía química y energía nuclear, la separación por ignición y la reentrada de misiles y armas de alto rendimiento. El impacto consiste en aplicar una fuerza de impulsos de entrada de alto nivel al producto en un tiempo relativamente corto.

El impacto es un proceso físico muy complejo. Al igual que la vibración aleatoria, tiene un espectro de frecuencia continuo, pero también es un proceso transitorio y no tiene la condición de aleatorio en estado estacionario. Después de que el producto reciba el impacto, el estado de movimiento de su sistema mecánico cambiará repentinamente y producirá una respuesta transitoria al impacto. La respuesta de los productos al entorno de impacto mecánico tiene las siguientes características: oscilación de alta frecuencia, corta duración, tiempo de subida inicial obvio y picos positivos y negativos de alto orden.

Por lo general, la respuesta de pico del impacto mecánico puede estar envuelta por una función exponencial que disminuye con el tiempo. En el caso de los productos con características multimodales complejas, la respuesta al impacto incluye los dos componentes de respuesta en frecuencia siguientes: el componente de respuesta en frecuencia forzada del entorno de excitación externo aplicado al producto y el componente de respuesta en frecuencia natural del producto durante o después de la aplicación de la excitación.

Desde el punto de vista físico, la respuesta al impacto generada por el producto tras el impacto (es decir, la excitación transitoria) representa la fuerza de impacto real del producto. Si la amplitud de respuesta instantánea del producto supera la resistencia estructural del propio producto, éste resultará dañado. Se puede observar que el daño causado por el impacto del producto es diferente del daño causado por el efecto de daño acumulativo, pero pertenece al daño máximo de la tensión última relativa a la resistencia estructural del producto.

Este daño de pico causará deformación estructural, flojedad de la instalación, grieta o incluso fractura, conexión eléctrica floja, mala conexión, rotura y hará que el producto sea inestable. Este daño máximo también puede cambiar la posición relativa de cada unidad del producto, lo que provocará una degradación del rendimiento o que se salga de la tolerancia, e incluso la rotura de los componentes o piezas, haciendo que no puedan funcionar.

En resumen:

(1) Fallo del producto causado por el aumento o la disminución de la fuerza de fricción entre las piezas o la interferencia mutua.

(2) Cambios en la fuerza de aislamiento del producto, disminución de la resistencia de aislamiento y cambios en la fuerza del campo magnético y electrostático.

(3) Fallo de la placa de circuitos del producto, daños y fallo del conector eléctrico (a veces, el producto sufre un impacto. El excedente de la placa de circuitos puede migrar y provocar un cortocircuito).

(4) Cuando las partes estructurales o no estructurales del producto se sobrecargan , el producto producirá una deformación mecánica permanente.

(5) Cuando se supera la resistencia última, se dañan las partes mecánicas del producto.

(6) Fatiga acelerada de los materiales

De la descripción anterior se desprende que el impacto tendrá un efecto perjudicial sobre la estructura y la integridad funcional de todo el producto. El grado de este efecto perjudicial cambia generalmente con el aumento o la disminución de la magnitud y la duración del impacto. Cuando la duración del impacto es coherente con el recíproco de la frecuencia natural del producto o el componente de frecuencia principal de la forma de onda del entorno de impacto de entrada es coherente con la frecuencia natural del producto, el impacto perjudicial sobre la estructura y la integridad funcional del producto aumentará aún más.

Por lo tanto, para garantizar que los productos tengan una buena resistencia al impacto y funcionen de forma fiable y estable bajo el entorno de impacto o después del impacto, la prueba de impacto es un método y un medio importantes para resolver este problema.

Este método se utiliza para evaluar las características estructurales y funcionales del producto bajo impacto mecánico durante su vida útil. Por lo general, se limita a una gama de frecuencias no superior a 10000 Hz y a una duración no superior a 1,0 seg. En la mayoría de los casos, la frecuencia de respuesta principal del producto no supera los 2000 Hz, y la duración de la respuesta es inferior a 0,1 seg

2.Condiciones de la prueba

(1) Aceleración máxima

La magnitud de la aceleración máxima puede reflejar directamente la magnitud de la fuerza de impacto aplicada al producto. Dado que la estructura de los productos es en su mayor parte un sistema lineal, aunque se trate de un sistema no lineal, puede considerarse un sistema lineal cuando la deformación es pequeña. Por lo tanto, la aceleración de respuesta generada tras el impacto del producto es proporcional a la aceleración de excitación. Puede observarse que, en general, cuanto mayor es la aceleración de pico, mayor es el efecto destructivo sobre el producto.

(2) Duración del impulso

La duración del pulso de impacto se refiere al intervalo de tiempo durante el cual la aceleración se mantiene en la relación de aceleración máxima especificada. La repercusión de la duración del pulso de impacto en el producto es muy compleja, y su impacto en el efecto de impacto está relacionado con el ciclo natural del sistema ensayado.

(3) Tiempos de impacto

Dado que el impacto considera principalmente el impacto sobre la resistencia última del producto, más que el daño acumulativo, no es necesario realizar ensayos repetidos sobre el producto. Sin embargo, para evitar contingencias, también se requiere un cierto número de veces de impacto. Por lo general, se requiere impactar de forma continua 3 veces en cada dirección. Además, dado que la respuesta máxima causada por el impacto puede producirse en la misma dirección que el impulso de excitación o en la dirección opuesta al impulso de excitación, generalmente se especifica que el ensayo de impacto debe realizarse en cada dirección de los tres ejes mutuamente perpendiculares de la probeta, es decir, en seis direcciones, por lo que el número de ensayos de impacto se especifica como 3 x 6 = 18.

3.Requisitos de los equipos de prueba

Hay muchos equipos que pueden generar impacto, de los cuales el sistema de prueba de choque eléctrico es el más importante. No sólo puede generar el espectro de respuesta de impacto y el historial de tiempo de impacto del sitio pesado, sino también generar la forma de onda de pulso de impacto nominal. Sin embargo, además de la mesa de vibración eléctrica, hay otros equipos que pueden generar la forma de onda de pulso de impacto nominal: tipo de caída libre, tipo de aire comprimido, tipo de presión gas-líquido y tipo de conversión de momento. Independientemente del equipo de ensayo que se utilice para generar el impacto, los requisitos que deben cumplir son los mismos. Los requisitos aquí son los mismos que los requisitos de verificación (calibración) en el banco de pruebas, es decir, no se refiere a los requisitos cuando el equipo de prueba de impacto está descargado, sino que se refiere a los requisitos que debe cumplir el equipo de prueba de impacto en el punto de prueba después de instalar las muestras (incluidas las abrazaderas) y las cargas necesarias.