王　冠（中北大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，山西 太原 030051）

高新技術(shù)

基于LabVIEW的沖擊響應(yīng)譜（SRS）計(jì)算系統(tǒng)

王冠
（中北大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，山西 太原 030051）

本文研究設(shè)計(jì)了一種基于LabVIEW的沖擊響應(yīng)譜（SRS）計(jì)算系統(tǒng)。具體介紹了沖擊響應(yīng)譜（SRS）計(jì)算原理，以及系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì)思想。軟件操作簡便、耗時(shí)短，針對(duì)不同的脈沖信號(hào)該系統(tǒng)可迅速計(jì)算其沖擊響應(yīng)譜，為產(chǎn)品沖擊試驗(yàn)中的抗沖擊分析提供了前提。

沖擊響應(yīng)譜；LabVIEW；沖擊信號(hào)

沖擊響應(yīng)譜在沖擊試驗(yàn)中的作用是十分重要的，它可作為衡量沖擊作用效果的尺度，判斷損傷。以及在沖擊事件統(tǒng)計(jì)分析﹑不同沖擊波形等效轉(zhuǎn)換﹑試驗(yàn)有效性及重復(fù)性檢查﹑指導(dǎo)承受沖擊作用系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面發(fā)揮重要作用。但其數(shù)據(jù)計(jì)算量大﹑現(xiàn)有資料少，因此設(shè)計(jì)一款能根據(jù)給定波形及相關(guān)參數(shù)計(jì)算其沖擊響應(yīng)譜的系統(tǒng)程序是很有必要的。

1 沖擊響應(yīng)譜概念

沖擊響應(yīng)譜的定義：一系列單自由度振動(dòng)系統(tǒng)，在沖擊激勵(lì)函數(shù)作用下，他們的沖擊響應(yīng)最大值與系統(tǒng)固有頻率之間的關(guān)系，定義為沖擊激勵(lì)函數(shù)的沖擊響應(yīng)譜。

圖1 沖擊響應(yīng)譜力學(xué)模型

圖1為一個(gè)典型基礎(chǔ)激勵(lì)的單自由度機(jī)械振動(dòng)沖擊系統(tǒng)，其中質(zhì)塊質(zhì)量M，彈簧常數(shù)為k，阻尼常數(shù)為C。X（t）﹑U（t）分別為質(zhì)塊與基座的絕對(duì)位移，則可得到如下質(zhì)塊的運(yùn)動(dòng)方程：

2 軟件實(shí)現(xiàn)

2.1軟件平臺(tái)

軟件采用美國NI公司所設(shè)計(jì)的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)-LabVIEW。它是一種圖形化的編程語言，利用數(shù)據(jù)流框圖接受指令使得程序簡單明了，縮短了虛擬儀器的開發(fā)周期﹑消除了虛擬儀器編程的復(fù)雜過程，可充分發(fā)揮G語言的優(yōu)點(diǎn)。

圖2 系統(tǒng)界面

2.2脈沖輸入部分

這里的脈沖輸入即振動(dòng)系統(tǒng)中基座受到的加速度信號(hào)（單位m/s2）。軟件利用正弦波形vi﹑鋸齒波形vi﹑方波波形 vi分別產(chǎn)生半正弦波﹑后峰鋸齒波﹑矩形波等經(jīng)典脈沖。并根據(jù)輸入設(shè)置采樣點(diǎn)數(shù)s以及脈沖持續(xù)時(shí)間τn﹑脈沖峰值加速度Am（單位m/ s2）。

2.3沖擊響應(yīng)譜（SRS）計(jì)算原理

在f固定后程序就可對(duì)（4）進(jìn)行運(yùn)算。時(shí)間t為自變量，其范圍為0-τn（脈沖持續(xù)時(shí)間）。

將t離散，分辨率為△t=τn/s。（4）轉(zhuǎn)化如下：

由（5）式可得采樣點(diǎn)數(shù)為s的δ（t）的表達(dá)式，程序采樣循環(huán)嵌套方式外層循環(huán)次數(shù)為s，內(nèi)層循環(huán)次數(shù)為n，產(chǎn)生波形δ（t）之后由求導(dǎo)x（t） .VI可求得，最后與沖擊波形相加取絕對(duì)值并由數(shù)組最大值與最小值VI求出其最大值，存入到主譜數(shù)組對(duì)應(yīng)位置。

對(duì)于（3）式當(dāng)ζ<1則有如下解：

余譜頻率對(duì)應(yīng)峰值是（6）式絕對(duì)值中的最大值，頻率f固定后可用公式波形VI 求得。公式輸入由字符串合并的方式生成。一般波形持續(xù)時(shí)間不大于0.1s，這里選擇采樣0.1s選取最大絕對(duì)值存入余譜數(shù)組對(duì)應(yīng)位置。

3 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果

選擇半正弦波﹑阻尼比為0﹑脈沖持續(xù)時(shí)間11ms﹑峰值加速度490m/s2，點(diǎn)擊確定產(chǎn)生經(jīng)典脈沖，之后點(diǎn)擊計(jì)算（SRS）進(jìn)度條完畢后生成沖擊響應(yīng)譜。最后可點(diǎn)擊保存存儲(chǔ)響應(yīng)譜便日后分析，計(jì)算結(jié)果及系統(tǒng)界面如圖2所示。

結(jié)語

以上介紹了沖擊響應(yīng)譜的計(jì)算原理，系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì)思想以及界面操作流程，軟件操作簡便耗時(shí)短，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確在沖擊試驗(yàn)中得到了很好的應(yīng)用，具有一定實(shí)用價(jià)值。

[1]張斌珍，李建釗．沖擊信號(hào)響應(yīng)譜（SRS）分析探討[J]．彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，2004，24 （04）：247-248．

TB123

A

王冠（1990-），男，山西清徐縣人，碩士研究生，研究方向：機(jī)電測(cè)試技術(shù)。