CN112067223A - 基于最大冲击响应峰值加速度的冲击试验能力验证方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于最大冲击响应峰值加速度的冲击试验能力验证方法，包括如下步骤：1)分发样品，该样品用于固定在冲击试验机的台面上，该样品要求只输出一个冲击响应峰值；2)指定通过冲击试验机输入到所述样品的冲击试验条件；3)获取所述样品指定位置输出的最大冲击响应峰值加速度；4)根据所述最大冲击响应峰值加速度评估所述冲击试验机的冲击试验能力。本发明方法可用于指导冲击试验能力验证，弥补了国内此处市场的空白。
Description
技术领域
本发明涉及能力验证技术领域，具体涉及一种基于最大冲击响应峰值加速度的冲击试验能力验证方法。
背景技术
能力验证是利用试验室间的比对确定实验室的校准、检测能力或检查机构的检测能力的一项活动。能力验证活动指任何用于评价实验室能力的实验室间的比对和测量审核。例如由国家或区域的认可机构及其合作组织、政府部门或行业组织或其它正式能力验证计划的提供者运作的活动。
开展能力验证活动，对涉及检测或校准的相关方面具有积极的作用，对于实验室而言，是其满足ISO/IEC 17025标准，进行内部质量控制及对外的能力证明的需要；对于认可机构，是评价认可的实验室检测或校准能力的重要技术途径；对于实验室的客户，是证明实验室具备某项检测能力的重要依据；对于政府主管部门，是监管实验室能力及水平的有效措施；因此，目前无论在国际还是在国内，能力验证活动都受到广泛的关注。
冲击试验主要是通过模拟产品全寿命周期遇到的各种非重复/重复机械冲击，来评估产品结构和功能承受冲击的能力。冲击试验是在一个相对较短的时间内将机械冲击脉冲力施加到产品上，产品受冲击后，其机械系统的运动状态会发生突变并将产生瞬态冲击响应，产生冲击响应的大小表示产品实际所受到的冲击强度。因此，最大的冲击响应峰值加速度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。目前，冲击试验能力验证在国内未有开展，主要是存在能力验证方法的选择、能力验证装置的设计等方面的难点有待攻克。
发明内容
本发明的发明目的是，提供一种基于最大冲击响应峰值加速度的冲击试验能力验证方法。
本发明的发明目的通过如下技术方案实现：一种基于最大冲击响应峰值加速度的冲击试验能力验证方法，包括如下步骤：
1)分发样品，该样品用于固定在冲击试验机的台面上，该样品要求只输出一个冲击响应峰值；
2)指定通过冲击试验机输入到所述样品的冲击试验条件；
3)获取所述样品指定位置输出的最大冲击响应峰值加速度；
4)根据所述最大冲击响应峰值加速度评估所述冲击试验机的冲击试验能力。
作为优选方案：
所述样品分成若干组，每组样品的固有频率或指定输入的冲击试验条件不同。固有频率不同，即使输入的冲击试验条件相同，输出的最大冲击响应峰值加速度也会发生变化。该分组方式，使得参与能力验证活动的实验室输出的结果本身就会存在差异，从而形成干扰因素，减少不同实验室间串通或以历史记录作为测试结果的弄虚作假行为。
步骤4)具体过程如下：
根据获取的所述最大冲击响应峰值加速度计算Z值，Z＝(最大冲击响应峰值加速度-中位值)/标准IQR，当|z|≤2时，判断该冲击试验机的冲击试验能力合格；
所述中位值、标准IQR值通过统计采样同组样品的实验室测得的最大冲击响应峰值加速度的中位值和标准IQR值得到。
所述样品结构推荐如下：
所述样品包括底座、支撑板、悬杆以及配重，所述底座上设有用于与冲击试验机台面连接的安装孔，所述支撑板垂直安装在所述底座的上表面上，所述悬杆垂直固定在所述支撑板的板面上，构成一悬臂，该悬臂的另一端与所述配重连接。
冲击响应峰值数量与悬臂的结构、尺寸、悬臂与支撑板的安装方式等较为相关，可通过对上述参数的调节，使样品只输出一个冲击响应峰值，从而使通过本发明方法可准确获得唯一最大冲击响应峰值加速度。
所述悬杆与所述配重采用螺纹连接，以便可方便的通过更换配重(配重的更换虽会改变样品的固有频率，但不会影响样品输出的冲击响应峰值的数量)改变经样品输出的最大冲击响应峰值加速度的大小。
本发明中，所述悬杆呈圆锥柱状，其与所述支撑板通过螺纹连接，该结构和连接方式便于达到使所述样品只输出一个冲击响应峰值。
作为优选方案：所述能力验证方法各部件之间均采用螺纹连接而没有采用焊接工艺，主要是防止部件变形和有害应力。
所述支撑板与所述底座之间设置有加强板。
所述加强板在所述支撑板的两侧均有设置。
所述底座、支撑板推荐采用重量轻、刚度好、不生锈、易于加工的铝合金材料制成；所述悬杆和配重推荐采用不锈钢材料制成，以确保样品在反复使用过程中不易变形、生锈，而且不锈钢材料比重大，有利于减小样品整体体积，不锈钢的高硬度，可以防止运输和使用过程中的碰撞使悬杆、配重变形而导致样品冲击响应峰值变化，影响验证结果准确性。
与现有技术相比，本发明技术具有以下优点：
1)本发明方法可用于指导冲击试验能力验证，弥补了国内此处市场的空白；
2)本发明对样品进行了分组，使得参与能力验证活动的实验室输出的结果本身就会存在差异，从而形成干扰因素，减少不同实验室间串通或以历史记录作为测试结果的弄虚作假行为；
3)本发明样品只设有单一悬杆，能够避免结构复杂的样品中各个自由度分量的固有频率相互影响，从而对样品输出的最大冲击响应峰值加速度造成影响，有利于提高试验结果的准确性；
4)本发明样品整体结构简单，制造成本低，运输方便，而且该结构能很好地保证样品在反复使用过程中保持良好的稳定性，从而能真实、有效的考核参加者的冲击试验检测能力。
附图说明
图1为本发明基于最大冲击响应峰值加速度的冲击试验能力验证方法中所使用的样品在使用时的连接结构示意图；
图2为图1中底座的仰视图；
图3为图1中悬杆的结构示意图；
附图标记说明：1-底座、2-支撑板、3-悬杆、4-安装孔、5-配重、61、62-冲击传感器、7-外部控制器、8-加强板。
具体实施方式
下面为本发明基于最大冲击响应峰值加速度的冲击试验能力验证方法的一个具体实施例。
该方法使用的样品的结构如图1、2所示，主要包括底座1、支撑板2以及悬杆3和配重5。底座1为方形金属板，四角处开有用于与冲击试验机台面连接的安装孔4。支撑板2通过安装在底座1底面的螺栓11垂直固定在底座1的上表面的中心处。悬杆3呈圆锥柱状，两端设有外螺纹，如图3所示，悬杆3一端通过螺纹结构垂直固定在支撑板2的板面上，构成一悬臂，该悬臂的另一端通过螺纹结构与配重5相连。8为样品的加强板，其呈梯形，设置在支撑板2与底座1之间，与这两者均通过螺栓连接固定，如图1、图2所示。图2中，13为底座1与图1中支撑板2左侧的两加强板8连接的螺栓，14为支撑杆2与其左侧加强板8的连接螺栓，12为底座1与支撑板2右侧的加强板连接的螺栓。
为了使样品能输出唯一的最大冲击响应峰值加速度，要求该样品在使用时只会输出一个冲击响应峰值，避免多个峰值造成反馈数据偏差，从而影响能力验证结果的准确性。冲击响应峰值数量主要与悬杆3的结构、尺寸，与支撑板的安装方式等相关。
上述样品的部件连接没有采用焊接工艺，所有连接均采用可拆卸的螺纹连接(包括通过螺栓连接和直接在待连接的两部件上分别形成螺柱和配合的螺孔的连接方式)，能防止部件变形和有害应力。
上述样品底座1及支撑板2推荐采用重量轻、刚度好、不生锈、易于加工的铝合金材料制成。悬杆3、配重5则推荐采用不锈钢材料制成，以保证样品反复使用而不易生锈及变形，且比重大可降低样品整体体积，而且硬度高可防止运输和使用过程中的碰撞变形。
上述样品配重5的质量范围推荐为200-800g，更换不同质量的配重会使样品的整体质量发生变化，可以调节样品的响应特性，从而调节最大冲击响应峰值加速度，有利于避免不同实验室间串通或以历史记录作为测试结果的弄虚作假行为。
上述样品具有如下优点：只设有单一悬杆，能够避免结构复杂的样品中各个自由度分量的固有频率相互影响，从而对样品输出的最大冲击响应峰值加速度造成影响，有利于提高试验结果的准确性；而且整体结构简单，制造成本低，运输方便，而且该结构能很好地保证样品在反复使用过程中保持良好的稳定性，从而能真实、有效的考核参加者的冲击试验检测能力。
能力验证机构利用上述样品完成冲击试验能力验证的具体过程如下：
1)样品分发
将样品分组，每组样品的固有频率或指定输入的冲击试验条件不同，将样品分发给需要进行能力验证的实验室。
实验室收到样品后，应如图1进行安装。将样品的底座1固定在冲击试验机台面上，并在悬杆3和底座1上均安装冲击传感器。冲击传感器的最大冲击响应峰值加速度的监测范围推荐选择1g-100g(g为重力加速度)。安装在底座1上的冲击传感器61直接胶固在底座1上表面，冲击传感器62靠近配重胶固在悬杆3的自由端。两冲击传感器61、62分别通过数据线与冲击试验机的外部控制器7电连接。冲击传感器61为控制传感器，与外部控制器7配合调节冲击试验机输入到样品的冲击试验条件。冲击传感器62为监测传感器，用于检测通过样品输出的最大冲击响应峰值加速度和脉冲持续时间。
上述样品的部件之间的连接没有采用焊接工艺，因此，安装过程中紧固扭矩的控制十分关键，扭矩不足，会减低振动响应，扭矩过大，会产生部件局部形变，影响总体共振响应，在实际安装过程中，建议能力验证机构针对不同部件，给出明确的扭矩要求，以保证不同样品之间具有一致性。
2)指定通过冲击试验机输入到所述样品的冲击试验条件
实验室按照能力验证机构的给定设置冲击试验台输入的冲击试验条件(指输入到样品的波形)，如输入的脉冲波形为半正弦波，峰值加速度为15g，脉冲持续时间为11ms，主要通过冲击传感器61的监测值反应。
3)获取所述样品指定位置输出的最大冲击响应峰值加速度
根据冲击传感器62的监测波形获得最大冲击响应峰值加速度，并反馈给能力验证机构。
4)能力验证机构根据实验室反馈的最大冲击响应峰值加速度速度评估该单位进行冲击试验的能力，具体：
能力验证机构计算上述能力验证方法的最大冲估计响应峰值加速度的Z值，Z＝(最大冲击响应峰值加速度-中位值)/标准IQR，当|z|≤2时，判断测试单位冲击试验能力合格。
所述中位值、标准IQR值通过如下方式获得：
选择18个以上实验室分别进行上述步骤1)、2)、3)(注意要求这批实验室分到的样品的配重质量一样，即保持这批样品的固有频率一致，且冲击试验台输入的冲击试验条件一致，即为同一组的样品)，相应得到18个以上的最大冲击响应峰值加速度值，所述中位值、标准IQR值通过计算这18个以上最大冲击响应峰值加速度的中位值和标准IQR值得到。
上述样品适用于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》、GB/T 28046.3-2011《道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第3部分机械负荷》、GB/T 21563-2018《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》、IEC 60068-2-27：2008等标准开展能力验证项目。
上述样品整体结构简单，并且能够重复使用10万次以上，成本低，体积小，方便收纳和运输。
上述样品支撑杆和配重部分是影响其共振频率(固有频率)的关键，其加工工艺要求如下：
支撑杆加工尺寸精度：+0.02mm；配重的重量误差控制+2g之内。以上两者的加工误差均设计为正偏差，目的是方便后期根据样品的实测测试结果进行修正。
本发明的上述实施例并不是对发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于最大冲击响应峰值加速度的冲击试验能力验证方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)分发样品，该样品用于固定在冲击试验机的台面上，该样品要求只输出一个冲击响应峰值；
2)指定通过冲击试验机输入到所述样品的冲击试验条件；
3)获取所述样品指定位置输出的最大冲击响应峰值加速度；
4)根据所述最大冲击响应峰值加速度评估所述冲击试验机的冲击试验能力。
2.根据权利要求1所述的基于最大冲击响应峰值加速度的冲击试验能力验证方法，其特征在于，所述样品分成若干组，每组样品的固有频率或指定输入的冲击试验条件不同。
3.根据权利要求2所述的基于最大冲击响应峰值加速度的冲击试验能力验证方法，其特征在于，步骤4)具体过程如下：
根据获取的所述最大冲击响应峰值加速度计算Z值，Z＝(最大冲击响应峰值加速度-中位值)/标准IQR，当|z|≤2时，判断该冲击试验机的冲击试验能力合格；
所述中位值、标准IQR值通过统计采样同组样品的实验室测得的最大冲击响应峰值加速度的中位值和标准IQR值得到。
4.根据权利要求3所述的基于最大冲击响应峰值加速度的冲击试验能力验证方法，其特征在于，所述样品结构如下：
所述样品包括底座、支撑板、悬杆以及配重，所述底座上设有用于与冲击试验机台面连接的安装孔，所述支撑板垂直安装在所述底座的上表面上，所述悬杆垂直固定在所述支撑板的板面上，构成一悬臂，该悬臂的另一端与所述配重连接。
5.根据权利要求4所述的基于最大冲击响应峰值加速度的冲击试验能力验证方法，其特征在于，所述悬杆与所述配重采用螺纹连接。
6.根据权利要求5所述的基于最大冲击响应峰值加速度的冲击试验能力验证方法，其特征在于，所述悬杆呈圆锥柱状，其与所述支撑板通过螺纹连接。
7.根据权利要求6所述的基于最大冲击响应峰值加速度的冲击试验能力验证方法，其特征在于，所述能力验证方法各部件之间均采用螺纹连接。
8.根据权利要求7所述的基于最大冲击响应峰值加速度的冲击试验能力验证方法，其特征在于，所述支撑板与所述底座之间设置有加强板。
9.根据权利要求8所述的基于最大冲击响应峰值加速度的冲击试验能力验证方法，其特征在于，所述加强板在所述支撑板的两侧均有设置。
10.根据权利要求9所述的基于最大冲击响应峰值加速度的冲击试验能力验证方法，其特征在于，所述底座、支撑板采用铝合金材料制成；所述悬杆和配重采用不锈钢材料制成。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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