剛開始參加工作的時候，有個項目考核試驗要求對產品進行1500g加速度的沖擊試驗，當時我覺得這不可能通過考核，可是有經驗的工程師卻說沒問題，當時就很奇怪，如果用靜力學計算結構肯定被破壞了，在疊加上動載荷系數，結構肯定更受不了。然而事實是通過了沖擊試驗考核，這個是為什么呢？

 

一、認識動載荷系數

 

 

圖 1拉桿簡圖

 

要計算桿件x 處應力，根據達朗貝爾法可以得到如下方程。

 

這樣動應力為

 

而靜應力為

 

因此就會有

 

 

圖 2設置

 

大家可能會疑惑為什么要設兩個加速度條件？即標準重力加速度和加速度，設一個加速代替兩個不行嗎？可以，但是要注意方向。workbench中的Acceleration是利用達朗貝爾法將動力學變成靜力學，也就是施加一個和加速度方向相反的慣性力。而Standard Earth Gravity施加沿重力加速度方向的重力。

 

圖 3仿真結果

 

 

 

和理論計算值相差1%。也就是有加速度動載荷之后，應力變大。

 

但事實卻不是這樣。我們分析這個問題，其實通過達朗貝爾法已經將動載荷轉化為靜載荷了，這個時候載荷是不隨時間變化。而沖擊載荷實際上是隨時間變化的外載荷。那隨時間變化載荷，計算的應力是變大還是變小呢？

 

二、動力學分析

 

載荷隨時間變化，那么就要搬出大家最熟悉的公式了。

 

 

省略拉氏變換和反拉氏變換的推導過程，直接得到結論如下。

 

 

圖 4仿真結果

 

可以看出當載荷頻率很高，遠離受試產品的固有頻率時，引起的響應很小。上圖是針對單自由度系統，現實中都是多自由度系統，即受試產品具有無窮多階固有頻率。那么高頻載荷作用下，就會和高頻的固有頻率發生共振，對于電子受試產品來說，高頻對應的振型一般表現在電路板的局部模態，因此，高頻沖擊試驗一般是對電路板的可靠性評價試驗。

 

三、我的總結

 

1、 workbench中加速度載荷，實際上是利用達朗貝爾動靜法，將動載荷轉化為靜載荷。這種動載荷可以看作是跟時間無關的靜載荷。但這種載荷一般用來分析勻加速運動情況下的結構受力。

 

2、沖擊載荷對受試產品的影響，和以下幾個方面的因素有關，即沖擊載荷的頻率以及受試產品的固有頻率，還有沖擊載荷的方向和受試產品模態振型的方向。當沖擊載荷的頻率和受試產品的固有頻率接近，且沖擊載荷方向和受試產品模態振型方向一致時，沖擊載荷對受試產品的影響較大。