基于LabVIEW的沖擊響應譜（SRS）計算系統(tǒng)

王　冠（中北大學機電工程學院，山西 太原 030051）

高新技術

基于LabVIEW的沖擊響應譜（SRS）計算系統(tǒng)

王冠
（中北大學機電工程學院，山西 太原 030051）

本文研究設計了一種基于LabVIEW的沖擊響應譜（SRS）計算系統(tǒng)。具體介紹了沖擊響應譜（SRS）計算原理，以及系統(tǒng)主程序的設計思想。軟件操作簡便、耗時短，針對不同的脈沖信號該系統(tǒng)可迅速計算其沖擊響應譜，為產品沖擊試驗中的抗沖擊分析提供了前提。

沖擊響應譜；LabVIEW；沖擊信號

沖擊響應譜在沖擊試驗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)計分析﹑不同沖擊波形等效轉換﹑試驗有效性及重復性檢查﹑指導承受沖擊作用系統(tǒng)設計等方面發(fā)揮重要作用。但其數(shù)據(jù)計算量大﹑現(xiàn)有資料少，因此設計一款能根據(jù)給定波形及相關參數(shù)計算其沖擊響應譜的系統(tǒng)程序是很有必要的。

1 沖擊響應譜概念

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

圖1 沖擊響應譜力學模型

圖1為一個典型基礎激勵的單自由度機械振動沖擊系統(tǒng)，其中質塊質量M，彈簧常數(shù)為k，阻尼常數(shù)為C。X（t）﹑U（t）分別為質塊與基座的絕對位移，則可得到如下質塊的運動方程：

2 軟件實現(xiàn)

2.1軟件平臺

軟件采用美國NI公司所設計的虛擬儀器開發(fā)平臺-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雜過程，可充分發(fā)揮G語言的優(yōu)點。

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系統(tǒng)中基座受到的加速度信號（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)輸入設置采樣點數(shù)s以及脈沖持續(xù)時間τn﹑脈沖峰值加速度Am（單位m/ s2）。

2.3沖擊響應譜（SRS）計算原理

在f固定后程序就可對（4）進行運算。時間t為自變量，其范圍為0-τn（脈沖持續(xù)時間）。

將t離散，分辨率為△t=τn/s。（4）轉化如下：

由（5）式可得采樣點數(shù)為s的δ（t）的表達式，程序采樣循環(huán)嵌套方式外層循環(huán)次數(shù)為s，內層循環(huán)次數(shù)為n，產生波形δ（t）之后由求導x（t） .VI可求得，最后與沖擊波形相加取絕對值并由數(shù)組最大值與最小值VI求出其最大值，存入到主譜數(shù)組對應位置。

對于（3）式當ζ<1則有如下解：

余譜頻率對應峰值是（6）式絕對值中的最大值，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)時間不大于0.1s，這里選擇采樣0.1s選取最大絕對值存入余譜數(shù)組對應位置。

3 系統(tǒng)運行結果

選擇半正弦波﹑阻尼比為0﹑脈沖持續(xù)時間11ms﹑峰值加速度490m/s2，點擊確定產生經(jīng)典脈沖，之后點擊計算（SRS）進度條完畢后生成沖擊響應譜。最后可點擊保存存儲響應譜便日后分析，計算結果及系統(tǒng)界面如圖2所示。

結語

以上介紹了沖擊響應譜的計算原理，系統(tǒng)主程序的設計思想以及界面操作流程，軟件操作簡便耗時短，計算結果準確在沖擊試驗中得到了很好的應用，具有一定實用價值。

[1]張斌珍，李建釗．沖擊信號響應譜（SRS）分析探討[J]．彈箭與制導學報，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：機電測試技術。