1. Tổng quan về bài thử

Tác động mà sản phẩm phải chịu trong quá trình sử dụng và vận chuyển chủ yếu là do tác động gây ra bởi phanh khẩn cấp và va chạm của xe cộ, máy bay thả dù và rơi (hạ cánh khẩn cấp), pháo binh phóng, năng lượng hóa học và năng lượng hạt nhân nổ, tên lửa và vũ khí hiệu suất cao tách đánh lửa và tái nhập. Tác động là áp dụng lực xung đầu vào mức cao vào sản phẩm trong thời gian tương đối ngắn.

Va chạm là một quá trình vật lý rất phức tạp. Giống như rung động ngẫu nhiên, nó có phổ tần số liên tục, nhưng nó cũng là một quá trình tạm thời và không có điều kiện ngẫu nhiên trạng thái ổn định. Sau khi sản phẩm bị va chạm, trạng thái chuyển động của hệ thống cơ học của nó sẽ thay đổi đột ngột và tạo ra phản ứng va chạm tạm thời. Phản ứng của sản phẩm đối với môi trường va chạm cơ học có các đặc điểm sau: dao động tần số cao, thời gian ngắn, thời gian tăng ban đầu rõ ràng và các đỉnh dương và âm bậc cao.

Phản ứng đỉnh của sốc cơ học thường có thể được bao bọc bởi một hàm mũ giảm dần theo thời gian. Đối với các sản phẩm có đặc điểm đa phương thức phức tạp, phản ứng va chạm bao gồm hai thành phần phản ứng tần số sau: thành phần phản ứng tần số cưỡng bức của môi trường kích thích bên ngoài áp dụng cho sản phẩm và thành phần phản ứng tần số tự nhiên của sản phẩm trong hoặc sau khi áp dụng kích thích.

Theo khái niệm vật lý, phản ứng va chạm do sản phẩm tạo ra sau khi va chạm (tức là kích thích tức thời) biểu thị cường độ va chạm thực tế của sản phẩm. Nếu biên độ phản ứng tức thời của sản phẩm vượt quá cường độ cấu trúc của chính sản phẩm, sản phẩm sẽ bị hư hỏng. Có thể thấy rằng thiệt hại do tác động của sản phẩm gây ra khác với thiệt hại do hiệu ứng hư hỏng tích lũy gây ra, nhưng thuộc về thiệt hại đỉnh của ứng suất cực đại so với cường độ cấu trúc của sản phẩm.

Thiệt hại đỉnh điểm này sẽ gây ra biến dạng cấu trúc, lắp đặt lỏng lẻo, nứt hoặc thậm chí gãy, kết nối điện lỏng lẻo, kết nối kém, phá vỡ và làm cho sản phẩm không ổn định. Thiệt hại đỉnh điểm này cũng có thể thay đổi vị trí tương đối của từng đơn vị trong sản phẩm, dẫn đến giảm hiệu suất hoặc vượt quá dung sai, và thậm chí làm hỏng các thành phần hoặc bộ phận, khiến chúng không thể hoạt động.

Tóm lại:

(1) Sản phẩm bị hỏng do lực ma sát giữa các bộ phận tăng hoặc giảm hoặc do sự can thiệp lẫn nhau.

(2) Độ bền cách điện của sản phẩm thay đổi, điện trở cách điện giảm và cường độ từ trường và tĩnh điện thay đổi.

(3) Lỗi bo mạch sản phẩm, hư hỏng và lỗi đầu nối điện (đôi khi, sản phẩm bị tác động. Phần dư thừa trên bo mạch có thể di chuyển và gây ra hiện tượng đoản mạch).

(4) Khi các bộ phận kết cấu hoặc không kết cấu của sản phẩm bị ứng suất quá mức, sản phẩm sẽ tạo ra biến dạng cơ học vĩnh viễn.

(5) Khi vượt quá giới hạn bền, các bộ phận cơ học của sản phẩm bị hư hỏng.

(6) Sự mỏi tăng tốc của vật liệu

Có thể thấy từ mô tả trên rằng tác động sẽ có tác động có hại đến cấu trúc và tính toàn vẹn chức năng của toàn bộ sản phẩm. Mức độ tác động có hại này thường thay đổi theo sự tăng hoặc giảm của biên độ và thời gian tác động. Khi thời gian tác động nhất quán với nghịch đảo của tần số tự nhiên của sản phẩm hoặc thành phần tần số chính của dạng sóng môi trường tác động đầu vào nhất quán với tần số tự nhiên của sản phẩm, tác động có hại đến cấu trúc sản phẩm và tính toàn vẹn chức năng sẽ tăng thêm.

Do đó, để đảm bảo sản phẩm có độ bền va đập tốt và hoạt động tin cậy, ổn định trong môi trường va đập hoặc sau va đập, thử nghiệm va đập là phương pháp và biện pháp quan trọng để giải quyết vấn đề này.

Phương pháp này được sử dụng để đánh giá các đặc điểm về cấu trúc và chức năng của sản phẩm dưới tác động cơ học trong suốt thời gian sử dụng. Máy móc như vậy thường bị giới hạn ở dải tần số không quá 10000 Hz và thời lượng không quá 1,0 giây. Trong hầu hết các trường hợp, tần số phản hồi chính của sản phẩm không vượt quá 2000 Hz và thời lượng phản hồi nhỏ hơn 0,1 giây

2. Điều kiện thử nghiệm

(1) Gia tốc đỉnh

Độ lớn của gia tốc cực đại có thể phản ánh trực tiếp độ lớn của lực tác động lên sản phẩm. Do cấu trúc của sản phẩm chủ yếu là hệ thống tuyến tính, ngay cả khi là hệ thống phi tuyến tính, nó có thể được coi là hệ thống tuyến tính khi biến dạng nhỏ. Do đó, gia tốc phản ứng tạo ra sau khi sản phẩm bị tác động tỷ lệ thuận với gia tốc kích thích. Có thể thấy rằng nhìn chung, gia tốc cực đại càng lớn thì tác động phá hủy lên sản phẩm càng lớn.

(2) Thời gian xung

Thời gian xung tác động là khoảng thời gian mà gia tốc được duy trì ở tỷ lệ gia tốc đỉnh đã chỉ định. Tác động của thời gian xung tác động lên sản phẩm rất phức tạp và tác động của nó lên hiệu ứng tác động có liên quan đến chu kỳ tự nhiên của hệ thống được thử nghiệm.

(3) Thời gian tác động

Vì tác động chủ yếu xem xét tác động đến độ bền cực đại của sản phẩm, chứ không phải là thiệt hại tích lũy, nên không cần phải tiến hành các thử nghiệm lặp lại trên sản phẩm. Tuy nhiên, để tránh tình huống bất trắc, cũng cần một số lần tác động nhất định. Nhìn chung, cần phải tác động liên tục 3 lần theo mỗi hướng. Ngoài ra, vì phản ứng tối đa do tác động gây ra có thể xảy ra theo cùng hướng với xung kích thích hoặc ngược hướng với xung kích thích, nên nói chung, thử nghiệm tác động sẽ được tiến hành theo mỗi hướng của ba trục vuông góc với nhau của mẫu, tức là theo sáu hướng, do đó số lần thử nghiệm tác động được chỉ định là 3 x 6 = 18.

3. Yêu cầu đối với thiết bị thử nghiệm

Có nhiều thiết bị có thể tạo ra tác động, trong đó hệ thống thử nghiệm sốc điện là quan trọng nhất. Nó không chỉ có thể tạo ra phổ phản ứng tác động và lịch sử thời gian tác động của vị trí nặng mà còn tạo ra dạng sóng xung tác động danh nghĩa. Tuy nhiên, ngoài bàn rung điện, còn có các thiết bị khác có thể tạo ra dạng sóng xung tác động danh nghĩa: loại thả tự do, loại khí nén, loại áp suất khí-lỏng và loại chuyển đổi động lượng. Bất kể sử dụng thiết bị thử nghiệm nào để tạo ra tác động, các yêu cầu đối với chúng đều giống nhau. Các yêu cầu ở đây giống như các yêu cầu xác minh (hiệu chuẩn) trên băng ghế thử nghiệm, nghĩa là không đề cập đến các yêu cầu khi thiết bị thử nghiệm tác động không tải, mà đề cập đến các yêu cầu mà thiết bị thử nghiệm tác động phải đáp ứng tại điểm thử nghiệm sau khi các mẫu (bao gồm cả kẹp) và tải trọng cần thiết được lắp đặt.