冲击谱

动态系统对给定瞬态输入的峰值响应与该动态系统固有频率之间的函数关系图

描述单自由度振动系统受冲击时的响应最大值与振动系统的固有频率或者固有周期的关系，称为冲击谱或者响应谱。按照振动理论，冲击谱分为最大冲击响应谱(也称为冲击初始谱)和冲击余谱两种。

概念简介

冲击谱是描述单自由度振动系统受一定冲击作用时，响应的最大值与振动的固有频率或固有周期的关系的图线。冲击谱不是描述冲击本身，而是描述冲击的影响。系统在具有相同冲击谱的冲击作用下，将产生相同的响应。因此，在比较冲击运动，设计经受冲击的设备，进行冲击隔离以及作冲击模拟试验中，冲击谱具有重要作用。

冲击响应谱通常简称“冲击谱”，它是工程中广泛应用的一个重要概念。国际电工委员会（IEC）、国际标准化组织(ISO)所属的技术委员会以及我国的国家标准，都已经吧冲击谱作为规定冲击环境的方法之一。因此，冲击谱是对设备实施抗冲击设计的分析基础，也是控制产品冲击环境模拟实验的基本参数。

所谓冲击谱，是将冲击源施加于一系列线性、单自由度质量-弹簧系统时，将各单自由度系统的响应运动中的最大响应值，作为对应于系统固有频率的函数而绘制的曲线，即称为冲击谱。由定义可知，冲击谱是单自由度系统受冲击作用后所产生的响应运动在频域中的特性描述。它不同于冲击源的傅里叶频谱，其区别在于：傅里叶频谱仅仅研究冲击源本身在频域中的能量分布属性，只是冲击源函数在频域中的展开，它不涉及任何一个要研究的机械系统的响应。虽然冲击频谱与傅里叶频谱两者都是频率的函数，但有着明显的区别。

换言之，冲击谱是一系列固有频率不同的单自由度线性系统受同一冲击激励响应的总结果。产品受冲击作用，其冲击响应的最大值意味着产品出现最大应力，即试验样品有最大的变形。因此，冲击响应的最大加速度Amax与产品受冲击作用造成的损伤及故障产生的原因直接相关，由此引出了最大冲击响应谱。

最大冲击响应谱

可以作如下细分：

1.正初始冲击响应谱（+I）是指激励脉冲持续时间内，一系列被激励单自由度系统与激励脉冲同方向上出现的最大响应值。Amax(+I)与相应系统的固有频率fn的关系曲线。

2.正残余冲击响应谱（+R）是指激励脉冲持续时间结束后，一系列被激单自由度系统与激励脉冲同方向上出现的最大响应值Amax（+R）与相应系统的固有频率fn的关系曲线。

3.负初始冲击响应谱（-I）是指激励脉冲持续时间内，一系列被激励单自由度系统与激励脉冲反方向上出现的最大值Amax（-I）与相应的系统固有频率fn的关系曲线。

4.负残余冲击响应谱(-R)是指激励脉冲持续时间结束后，一系列被激单自由度系统与激励脉冲反方向上出现的最大值Amax（-R）与相应的系统固有频率fn的关系曲线。

冲击响应谱反映的是环境特性，根据分析冲击响应谱，可以为设计产品的抗冲击能力提供依据。要获取冲击响应谱，首先要采集环境冲击的时域信号，然后再通过软件进行分析，获取冲击响应谱。国内外都有相应的系统可以完成这个工作。比如国内的INTEST（英泰斯特）,提供了冲击加速度时域采集、频域分析、冲击响应谱分析等多种功能，还可以在软件中生成标准脉冲的、归一化后的冲击响应谱，为工程应用提供最直接的解决方案。

应用情况

我们把振动理论中的冲击谱概念引用到引信技术中来。在输入波形已知而结构参数是变量的情况下，可以用冲击谱来描述最大位移和结构参数的关系。可以证明，弹簧无预压时所得到的冲击谱是最大可能位移冲击谱。这种冲击谱对一定的，输入波形（例如3m落高，标准弹落向铸铁板的冲击波形)仅是ω的函数。因此弹簧无预压时使用冲击谱极为方便。在任何情况下，引信惯性机构的位移不会大于无预压时冲击谱所表示的位移值。预压不为零时，惯性零件的位移与弹簧预压量有关。当引信惯性零件解除保险行程小于无预压时冲击诲所给出的位移时，该机构的平时安全性是有保证的。否则，应使用RES程序或SAF程序求出准确的位移。由振动理论可知，当时，将出现多峰函数的响应曲。SPE程序可以保证从中找到最大值。对引信机构来说，它的响应曲线通常为单峰函数。图11-8为SPE程序的计算框图。

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