Characteristics of response spectra for long-periods of main-shock recordings of the Chi-Chi earthquake

Current practice uses predictive models to extrapolate long-period response spectra based on far-field recordings in moderate and weak earthquakes. However, the spectra are not long enough and the data are often not reliable, which means that the seismic design code cannot accurately define seismic design requirements for long-period structures. The near-field recordings in the main-shock of the Chi-Chi earthquake have a large signal-to-noise ratio （SNR）, which makes them suitable for studying the long-period acceleration response spectrum up to 20 sec. The acceleration response spectra from 246 stations within 120 km of the causative fault are statistically analyzed in this paper. The influence of distance and site conditions on long-period response spectrum is discussed, and the shapes of the amplification spectra are compared with the standard spectra specified in the seismic design code of China. Finally, suggestions for future revisions to the code are proposed.

冲击信号冲击响应谱(SRS)分析探讨

介绍了冲击响应谱的计算原理和系统冲击响应谱的几种常用的数字化分析方法。对某试验冲击信号采用较为先进的改进递归滤波器法进行了冲击响应谱计算。

面向电脑SRS要求的缓冲包装设计

电脑的缓冲垫要求按冲击响应谱的破损边界曲线进行设计。全面介绍了冲击响应谱的基本原理、测试及其在电脑缓冲垫设计中的应用。该研究完善了当前冲击脆值理论,使缓冲包装设计更精确,更符合实际。

飞行器结构部件冲击响应谱(SRS)匹配技术研究

本文介绍了利用TMS320C30高速数据处理芯片构成SRS分析与匹配系统的配置方案，以及利用此系统的特定子波加权合成—冲击波形，并反复修正此冲击波形，使其所产生的SRS与规定的谱值相匹配的迭代技术。

冲击响应谱(SRS)分析数字化方法探讨

本文介绍了求单自由度二阶系统冲击响应谱（SRS）的几种常用的数字化分析方法：直接积分法；快速富氏变换（FFT）法，递推法；数字滤波器方法；改进的数字滤波器方法。并比较了它们的优缺点。

基于STFT-AOK的星箭力学环境等效频谱分析

星箭力学环境的频谱特性研究对于力学试验环境条件设计非常重要。工程上通常基于冲击响应谱变换获得力学环境参数等效频谱,然而该方法受稳态放大系数Q取值的影响较大。为此,文章提出一种基于短时傅里叶变换–自适应优化核函数(STFT-AOK)融合技术的星箭力学环境等效频谱分析方法。研究结果表明:STFT-AOK方法可在AOK准确定位频率成分和瞬态特征时频区域的基础上,结合STFT的准确幅值,构造出频率分辨率高且幅值准确的时频分布,实现力学环境等效频谱的有效获取,适用于各种复杂瞬态星箭力学环境参数的频谱分析。

冲击响应谱在炮击振动环境的谱编制应用研究

机载航炮是军机结构振动/冲击最严酷的载荷源之一,基于实测数据得到真实的环境谱,对于军机结构及机载设备的设计与考核非常重要。基于某飞机航炮实测响应数据,采用数字滤波法得到炮振环境下单点单次响应的冲击响应谱,并结合国军标和相关标准的要求,提出了基于不同统计数据类型的机载设备炮振环境分类方法,对每一组炮振实测数据进行归纳,得到了炮击振动环境实测谱和规范谱,最后通过某飞机舱段地面试验进行了验证。结果表明该方法相较于常用的位置区域分类和极值包络区域归纳方法更正确合理,且比行业内普遍采用的随机炮振通用谱更符合炮击真实环境。该方法可直接用于军机结构与机载设备的地面试验验证,具有较好的科学性和工程实用价值。

正弦扫描振动模拟瞬态振动环境等效性研究

使用正弦扫描振动模拟低频瞬态振动环境是航天工业的一种传统试验方法,其对产品的环境考核可能同时存在欠试验和过试验。首先对两者等效性进行分析,进而采用冲击响应谱、最大响应谱等相关理论,对等效正弦扫描振动试验条件制定中的扫描速率、阻尼系数进行了研究,并给出参数选择建议。最终提出了制定正弦扫描振动环境试验条件的步骤,为采用正弦扫描试验进行低频瞬态环境适应性考核提供借鉴。

随机振动加速度响应谱及与冲击等效性分析

目的 获得随机振动的加速度响应谱,提升随机振动与冲击的等效性分析精度。方法 首先,基于维纳-辛钦定理,推导单自由度系统在随机振动基础激励作用下加速度响应均方值的通用表达式;其次,分别推导单自由度系统在理想白噪声和限带非均匀谱随机振动基础激励作用下的加速度响应均方值;再次,基于3σ准则,推导限带非均匀谱随机振动的3σ加速度响应谱;最后,基于加速度响应等效,通过将装备随机振动条件的3σ加速度响应谱与冲击条件的冲击响应谱进行等效性分析,对GJB 150.18A—2009中的冲击试验剪裁条件进行精细优化。结果 精细优化后,可有效改善冲击试验剪裁条件的工程实施精度。结论 获得了限带非均匀谱随机振动的3σ加速度响应谱,并基于此对GJB 150.18A—2009中的冲击试验剪裁条件进行了精细优化,对于装备合理剪裁冲击试验具有借鉴意义。

高速动能弹撞击装甲结构引起的螺栓连接失效及部件过载损伤研究

目的 验证和揭示高速动能弹对装甲结构的损伤机理。方法 聚焦高速动能弹打击装甲目标时,弹道冲击造成的靶标结构连接失效及部件过载损伤这2种损伤效应,以典型螺栓连接为研究对象,采用高速球形弹丸撞击螺栓连接结构的小尺寸试验对数值模拟方法和材料模型参数进行校验。在此基础上,采用数值模拟和冲击响应谱分析方法对高速动能弹打击全尺寸坦克进行模拟分析,获得撞击过程螺栓连接失效特征、主要影响因素及坦克典型位置部件的冲击加速度曲线和冲击响应谱曲线。结果 在小尺寸试验中,动能输入为0.042MJ时,螺栓连接未发生失效;但25.6MJ动能输入全尺寸坦克时,螺栓发生断裂而使连接失效。数值模拟结果揭示了螺栓发生断裂的主要原因。结论 输入动能大小、连接螺栓直径、模拟设备部件质量和撞击位置为螺栓是否断裂的主要影响因素。坦克某些位置的冲击响应谱曲线高于军用标准给出的临界曲线的下限甚至上限,表明这些位置的部件因高过载损伤导致失效的概率较高。

冲击信号频谱与冲击响应谱关系的研究

为探究冲击加速度信号的频谱与冲击响应谱之间的关系,本研究应用 Synthetic time-domain signal程序将有限个傅里叶分量合成加速度时域信号,并用SRS_compute程序计算该信号的冲击响应谱,从而研究冲击加速度信号的各个傅里叶分量对冲击响应谱谱型的影响。研究得到了一些结论,这些结论揭示了傅里叶分量的频率、幅值及相位对冲击响应谱谱型的一些定性和定量的影响机理,同时也分析了冲击响应谱与其各傅里叶分量的冲击响应谱之和的关系。研究所得结论对冲击响应谱试验的调试以及对冲击响应谱试验结果的分析都有一定的指导意义。

基于PSO-LSN算法的冲击响应谱时域波形合成方法研究

针对冲击响应谱(shock response spectrum,SRS)试验过程中,试件受非线性、局部共振等因素影响导致控制易出现局部超差,需多次修正迭代时域基波波形参数的问题,通过分析冲击响应谱试验结果主要影响因素及变化机理,提出基于自适应学习的空间邻域驱动策略粒子群算法(particle swarm optimization based on learning spatial neighborhood driven,PSO-LSN)。根据粒子邻域相似性增强局部空间搜索能力,共享最优位置与速度信息,并结合自适应学习机制调整更新步长,实现对基于合成基波法的冲击响应谱时域波形合成优化。结果表明,基于PSO-LSN算法的时域波形合成在迭代前期对决策域空间有着较好的全局搜索能力,随着迭代次数的增加,其局部精细搜索能力明显提升,可获得高精准度的仿真计算结果,有效验证了算法的准确性和实用性,可为进一步提升冲击响应谱时域波形合成计算精度提供支撑。

基于遗传算法优化变分模态分解方法联合冲击谱的冲击载荷重构方法

在对海上浮式装置受到其他船舶碰撞时碰撞所形成的冲击载荷进行分析和优化时,为了降低过高的分析频率,提出基于遗传算法(Genetic Algorithm,GA)优化的变分模态分解(Variational Modal Decomposition,VMD)方法联合冲击谱(Shock Response Spectrum,SRS)的冲击载荷重构方法。针对具体冲击响应信号,采用GA优化VMD参数对冲击载荷进行分解,通过与原始载荷冲击谱对比,确定截止频率,基于载荷截止频率,对冲击载荷进行重构。结构动力学响应计算验证结果表明,基于GA优化VMD方法联合冲击谱的冲击载荷重构方法可在进行结构动力响应前可靠地对冲击载荷进行重构。

多点同步冲击响应谱试验技术初步研究

爆炸分离冲击环境是导致航天器产品发生故障的主要原因之一,航天器爆炸分离时以多个爆炸螺栓或切割锁点爆的方式进行分离,冲击源具有多源、同步的特点。现阶段试验室模拟爆炸分离冲击环境多以水平冲击台或垂直冲击台的方式开展,存在冲击量级不均匀及应力衰减问题。本文提出一种多点同步冲击模式,对多点同步冲击试验技术进行了探索,并对多点冲击模式下的冲击响应进行了初步分析。

弹载芯片在强冲击环境下的损伤边界

针对弹载芯片结构在强机械冲击环境下冲击响应谱损伤边界不确定和不准确的问题,将芯片等效为单自由度无阻尼系统并进行冲击响应分析,建立结构应力响应与伪速度冲击响应谱之间的联系;对弹载芯片结构在不同频率范围内冲击载荷下的响应进行分析,构造损伤边界并通过临界加速度信号对冲击响应谱损伤边界进行修正;采用有限元仿真软件对冲击载荷下的弹载芯片结构进行仿真分析,结果表明,临界应力值与修正后损伤边界符合较好。研究结果可以为集成电路在强机械冲击环境下的可靠性设计和失效分析提供理论依据。

高层隔震结构减震机理和设计分析

随着《建筑抗震管理条例》的颁布,隔震建筑在工程建设中的应用将越来越广泛。以福州某办公楼隔震结构设计为研究对象,采用有限元软件YJK和ETABS分析了主要振型的反应谱。给出了抗震设计目标确定的方法、地震波的选取方法和减震机理,得出了可供工程技术人员借鉴的主要结论:地震波选取时可通过观察地震波的时程曲线图的主要周期点和最大加速度值并对比反应谱与规范谱的拟合度,来判断其与建筑场地是否相适应;高层结构在底部设置隔震支座能够显著改善上部结构的地震反应谱,其减震机理并不是延迟周期而是滤波原理。

冲击响应谱试验波形发生器的残余应力释放特性

针对冲击试验中试件连续冲击会使曲线产生较大偏差的现象,对冲击响应台的波形发生器的应力释放行为进行了有限元分析,并对波形发生器进行了冲击试验,改变波形发生器的静置时间,对比不同静置时间下的冲击波形,通过热处理的方式,加快波形发生器的形变回复,进而提高冲击试验的试验精度。研究可为今后对冲击响应谱试验波形发生器的研究和应用的参考提供了理论基础。

冲击响应谱虚拟试验方法研究

本文旨在针对产品的冲击响应谱试验以及抗冲击强度设计分析需求,基于水平气动式冲击试验台开展有限元建模、冲击动力学仿真分析,提取结构的时域响应,再结合自主设计的冲击响应谱计算程序得到其响应谱,完成冲击响应谱虚拟试验系统搭建。研究分析不同模型参数对虚拟试验响应谱的影响,此方法能够合理有效的模拟水平式冲击试验台的试验过程,预示系统冲击响应。

基于虚拟仪器测量分析的冲击响应谱试验机设计

冲击响应谱试验机可以对被测试品所受到的实际冲击环境进行比较真实的模拟,能够较好地解决经典波形冲击试验对被测试品所施加的过冲击现象。本文设计了一种基于虚拟仪器测量分析的冲击响应谱试验机,为冲击响应谱试验提供了设备支撑。

冲击响应谱测量仪电校准方法

基于对冲击响应谱测量仪的校准方法研究和分析,结合现场条件使用电信号比较测量的方式,采用合成小波作为冲击响应谱时域瞬态波形的合成波形,实现冲击响应谱测量仪电信号的输入,其输出通过与标准冲击响应谱输出比较进行校准。文章最后采用校准装置模拟输出标准电压信号作为输入,比较测量仪输出值和理论值之间的误差来验证方法的可行性。