СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ ОБЪЕКТОВ НА УДАР
METHOD FOR IMPACT TESTING OF OBJECTS

Изобретение относится к технике ударного эксперимента и предназначено для испытания объектов (ОИ) путем передачи ударного механического воздействия на конструкцию.
При создании новых образцов техники, испытывающих в процессе работы высокоинтенсивные ударные механические воздействия, требуется экспериментальное подтверждение их работоспособности при ударных воздействиях.
Известен способ испытаний объектов на удар, согласно которому объект испытаний при помощи переходного приспособления закрепляют соосно на осесимметричной упругой подвеске, закрепленной соосно на горизонтальном поршне пневматической ударной машины. Ударное воздействие на объект испытаний осуществляют через упругую подвеску поршнем, который разгоняется сжатым газом пневматической ударной машины. Под действием ударного импульса, получаемого от поршня, упругая подвеска с объектом испытаний осуществляет собственные затухающие колебания (Статья «Спектральные характеристики для сравнения и идентификации ударных нагружений», Ж. «Заводская лаборатория. Диагностика материалов», № 12, том 75, 2009 год, с. 33-56, рис. 3).
3
Известен способ испытаний объектов на удар, реализуемый при работе стенда, описанного в авторском свидетельстве SU № 813159 «Стенд для испытания изделия на удар», МПК G01M 7/00, опубликованном 15.03.81 в бюллетене № 10. Согласно указанному способу ударное воздействие на ОИ осуществляют через наковальню, установленную через прокладку на преобразователе ударного импульса в затухающие колебания, выполненном в виде стола в виде упругой балки, концы которой закреплены в подвижных опорах. Толщина, материал балки, а также ее длина между опорами может варьироваться. Ударное воздействие на объект испытаний осуществляют бойком, который разгоняется в камере давления и наносит удар по наковальне. Под действием ударного импульса, получаемого от бойка, стол испытывает собственные колебания, которые вследствие внешних сопротивлений, а также внутреннего трения затухают. Данный способ выбран в качестве прототипа.
Основным недостатком обоих способов является сложность обеспечения необходимого набора гармоник в ускорении в заданных точках объекта испытаний.
Технической задачей, решаемой с помощью заявляемого способа, является проверка работоспособности ОИ, в том числе и крупногабаритных, в условиях воздействия ударного спектра ускорений в зоне мест крепления ОИ к какому-либо объекту.
Технический результат: обеспечение максимального соответствия ударного нагружения объекта испытаний в зоне мест его крепления к какому-либо объекту действию натурных высокоинтенсивных импульсов без перегрузки внутренних приборов и систем ОИ по сравнению с испытаниями на вибростенде.
Технический результат достигается за счет того, что в заявляемом способе испытаний объектов на удар, включающем ударное воздействие на ОИ через наковальню, установленную на преобразователе ударного импульса в затухающие колебания, в отличие от прототипа, преобразователь ударного импульса в затухающие колебания выполняют в виде металлической оси с соосно закрепленными на ней параллельно друг другу на заданном расстоянии друг от друга металлическими упругими дисками, отличающимися друг от друга по жесткости, наковальню устанавливают на верхнем конце оси преобразователя, металлическую ось преобразователя размещают вертикально вдоль продольной оси ОИ, нижний диск преобразователя закрепляют на торцевой поверхности ОИ крепежными элементами, затем ОИ через нижний диск подвешивают на опоре и производят ударное воздействие на ОИ падающим грузом.
Использование всей совокупности признаков формулы изобретения обеспечивает возбуждение собственных частот колебаний дисков, закрепленных на заданном расстоянии на металлической оси параллельно друг другу, передачу ударного возбуждения на ОИ ударного ускорения в зоне мест его крепления к преобразователю ударного импульса в затухающие колебания, наполнение спектра ускорения в заданных точках ОИ необходимыми гармониками.
Изобретение поясняется фигурой, на которой изображен стенд, при работе которого осуществляется заявляемый способ.
Преобразователь ударного импульса в затухающие колебания выполняют в виде металлической оси 1 с горизонтальными, соосно закрепленными на ней параллельно друг другу на заданном расстоянии друг от друга металлическими упругими дисками 3, отличающимися друг от друга по жесткости. Наковальню 2 устанавливают на верхнем конце оси 1 преобразователя, металлическую ось 1 преобразователя размещают вдоль продольной оси ОИ 4. Геометрические параметры и материал дисков 3 выбирают расчетным или экспериментальным путем с учетом габаритных размеров ОИ 4 из условия обеспечения заданного уровня ударных ускорений по местам крепления ОИ к преобразователю ударного импульса в затухающие колебания после ударного воздействия.
Нижний диск 3 преобразователя закрепляют на торцевой поверхности ОИ 4 крепежными элементами 5. Диаметр дисков преобразователя в зависимости от заданного уровня ударных ускорений по местам крепления ОИ 4 может меняться.
Затем ОИ 4 через нижний диск 3. элементы подвески 6 (опорные пластины и шпильки), элементы крепления 10 и резиновые прокладки 7 подвешивают на опоре 8.
Способ ударных испытаний осуществляется следующим образом.
В процессе испытаний ударное воздействие производят падающим грузом (бойком) 9, который сбрасывают с определенной высоты на наковальню 2. При ударе бойка 9 по наковальне 2 происходит возбуждение собственных поперечных колебаний упругих дисков 3 и передача ударного воздействия в места крепления ОИ 4. Наличие нескольких дисков 3 разной жесткости и массы обеспечивает появление необходимых гармоник во временной зависимости ускорения, приобретаемого ОИ 4 в зоне мест его крепления к преобразователю ударного импульса в затухающие колебания.
Масса бойка 9 и его скорость соударения с наковальней 2 определяются расчетным или экспериментальным путем из необходимости обеспечения заданного уровня ударных ускорений в зоне мест крепления ОИ 4 к преобразователю ударного импульса в затухающие колебания.
Факт нагружения ОИ по трем его осям в одном опыте определяется измерением ускорений одновременно вдоль каждой оси в зоне мест крепления ОИ к преобразователю ударного импульса в затухающие колебания.
Резиновые прокладки 7 позволяют обеспечить низкую собственную частоту колебаний суммарной массы «преобразователь ударного импульса-подвеска-ОИ» на опоре 8. В этом случае первая собственная частота колебаний с достаточной точностью будет определяться так же, как и собственная частота колебаний пружинного маятника:  где с - суммарная жесткость резиновых прокладок, М - суммарная масса «преобразователь ударного импульса-подвеска-ОИ». При испытаниях в идеале  должно стремиться к 0.
За счет того, что вызванные ударом бойка 9 колебания преобразователя ударного импульса содержат гармоники, гораздо более высокочастотные (от 1000 Гц), по сравнению с собственными частотами ОИ, коэффициент динамичности внутренних приборов и систем автоматики будет меньше 1. Это исключает перегружение в процессе испытаний приборов и систем автоматики, входящих в состав ОИ.
В результате, при использовании заявляемого способа обеспечиваются проверка работоспособности объектов испытаний, в том числе и крупногабаритных, при действии высокоинтенсивных ударных импульсов, приложенных в зоне мест крепления ОИ, без перегрузки внутренних приборов и систем в ОИ.