张广志 山天涯

摘要 冲击试验广泛应用于航空、航天、轨道交通、汽车等领域，模拟产品在实际使用中能够承受的冲击破坏的能力。通过冲击试验来评定产品结构的抗冲击能力，有效提高产品的可靠性。冲击能力验证通过监测样品在指定条件下的最大冲击响应峰值加速度值进行评价，同时分析得出冲击试验结果的影响因素。

关键词冲击试验;冲击响应峰值加速度;能力验证;影响因素

中图分类号：TM506

1引言

电工电子产品冲击是对产品施加短时大量级机械冲击脉冲应力，考核产品机械结构强度和承受冲击的能力。冲击试验的严酷程度可通过监测产品的冲击响应峰值加速度来分析[1]。冲击试验能力验证基于监测指定样品的冲击响应峰值加速度考察实验室的测试能力，通过能力验证把试验技术水平进一步提高，具有十分重要的现实意义。

2冲击能力验证

2.1被测样品和测试方法

2.1.1 被测样品

冲击能力验证采用样品为特制的金属结构件，样品主要由铝合金底板、支撑架、悬臂杆、砝码等组成[1]，在冲击试验时，实验室将铝合金底板固定在试验台面上，在砝码前端平面上设置传感器，测定指定点最大冲击响应峰值加速度。

2.1.2 测试方法

测试依据标准《GB/T 2423.5-2019环境试验 第2部分：试验方法试验Ea和导则：冲击》，试验控制参数为半正弦波脉冲，峰值加速度15g，脉冲持续时间11ms。

试验要求如下：

1）测试环境温度（23±2）℃、相对湿度（50±10）%、无其他振动和热辐射影响;

2）样品需在试验环境条件下放置至少1小时进行预处理;

3）通过安装孔或夹具将样品固定在振动试验台面上，样品的安装面呈水平状态;

4）将监测传感器设置在样品砝码前端指定平面上;

5）在垂直方向上进行冲击试验，得出样品指定点的最大冲击响应峰值加速度。

2.2结果评价

2.2.1 能力评价原则

依据CNAS-GL002：2018《能力验证结果的统计处理和能力评价指南》中的算法A对实验室测试结果进行统计分析[2]。

式中：—参加实验室提交的结果;

—指定值，参加实验室测试结果的稳健平均值取20.8g[3];

—能力评定标准差，参加实验室测试结果稳健标准差取1.17g[3]。

冲击试验能力评价如下：

为合格（满意）结果，为不合格（不满意）结果。

2.2.2 结果能力评价

实验室能力验证结果及评价如表 1所示。

实验室采用两种固定方案，一种是通过压板将样品直接固定在振动台动圈上，减少中间传递环节，提升整个系统的刚度，实测最大冲击响应峰值加速度为21.1g;另一种采用结构稳定、刚度好的垂直扩展台作为过渡固定样品，扩展台材质具有较高的刚度-质量比，采用筋板结构焊接工艺、台面嵌入钢制螺纹孔套，可螺栓直接固定样品，扩展台固有频率为1800Hz，可避免在试验频率内与样品产生共振，滿足试验要求，实测最大冲击响应峰值加速度结果为21.4g，最终冲击能力验证结果为满意。

3冲击试验结果影响因素

冲击试验的最大冲击响应峰值加速度结果的准确性受很多因素影响，冲击试验结果的影响因素主要包括样品的固定[4]、传感器的选择与灵敏度设置[4]、传感器的布置等因素。

3.1样品的固定

GB/T 2423.43-2008对动力学试验样品的安装要求，在任何情况下，元件应固定在刚性试验夹具上或直接紧固在试验台的安装表面上。但在实际环境中，受限于样品的安装孔位或工装夹具动态特性等因素限制，试验安装一般做不到绝对刚性，但应尽量刚性安装。针对样品装夹提出以下几点建议：

1） 尽量将样品装夹在试验台面的中间;

2） 样品装夹应采用刚性固定，固定力应足够（满足安装力矩要求），并且对称平衡，保证试样不受过度应力而变形;

3） 样品应直接装在试验台面上，如样品的安装孔不合适，可选择合适的刚性压板紧固等方式，应尽量减少过渡环节。

3.2传感器的选择与参数设置

选择合适的传感器对测量准确度有重要影响。尤其监测传感器的重量对测量结果有较大影响，根据固有频率公式可知，当传感器重量越大整个系统的固有频率越小，反之传感器重量越小系统的固有频率越大，而固有频率的变化则直接影响最大冲击响应峰值加速度测量值。一般传感器重量为10g左右较合适，传感器重量过大或过小都会影响试验数据。

传感器的另一个重要指标为灵敏度值，一般传感器出厂都会附带证书标定灵敏度值，但是传感器在使用中可能会出现灵敏度飘移的情况，因此使用的传感器应定期送检计量，在实际使用中还要根据试验条件、传感器的频响特性曲线和幅值线性度情况，选择合适准确的灵敏度值。

3.3传感器的布置

冲击试验需要安装两种传感器，一种是安装在某个特定的控制点处，用于检测反馈控制信号的传感器，称为控制传感器。控制点是在冲击试验中用以控制冲击量值的传感器的安装点，该点应该紧靠样品固定点进行布置。一种是安装在“监测点”处，用于检测样品在冲击试验中响应状态参数的传感器，称为监测传感器。监测传感器应布置在样品砝码前端指定平面中心处，一般要求传感器粘贴紧固，可采用胶水粘贴，粘贴前应保证传感器底部干净平整。

4结论

通过冲击试验能力验证，考核了实验室人员对标准的理解、试验操作能力和试验设备的准确性等多方面，保证测试结果的可靠性。此外从样品的安装、传感器的选择和灵敏度设置、传感器的布置等方面，提出了提高冲击试验能力验证结果准确性的方法。

参考文献

[1] 威凯检测技术有限公司.基于最大冲击响应峰值加速度的冲击试验能力验证方法：CN202010915428.4[P]. 2020.12.11.

[2] CNAS-GL002：2018能力验证结果的统计处理和能力评价指南[S]. 2018： 10-19.

[3] 威凯检测技术有限公司. 冲击试验能力验证报告[R]. CNCA-20-11，2020： 3-14.

[4] 龚志高，孙彭城，张焕，黄剑锋. 电动振动台振动试验和能力验证[J]. 中国检验检测，2020（04）： 19-21.