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冲击

2023-04-17 20:43自然百科人已围观

[拼音]：chongji

[外文]：shock

一个机械系统受到突然、急剧、非周期性的激励而使该系统的状态发生骤然变化，例如冲压、锻造等。冲击振动对人体会产生有害的影响，损伤性冲击噪声会损伤人的听力和影响人的健康，还会干扰周围居民。因此，冲击与冲击噪声的控制是环境保护的一个重要内容。

冲击运动的描述

一般用一个冲击参量随时间变化的关系来描述冲击运动。通常用作冲击参量的是表示运动状态的物理量如加速度、速度、位移等，或表示载荷情况的物理量如力、压力、应力、力矩等。描述冲击运动不是为了得到冲击参量随时间变化的波形，而是为了分析机械系统对某种激励的响应（一个机械系统受到某种外来激励的运动通常称为对这种激励的响应）。系统在无阻尼（如没有摩擦损失）时，它的振动响应幅值 ξ(t)不随时间(t)变化，而在有阻尼时，它的振动响应幅值会随时间的增加而逐渐衰减。下面是几种常见的激励类型（τ为脉冲宽度）：

分析方法

分析一个机械系统对冲击的响应，最常用的方法有两种：

（1）傅里叶分析：根据叠加原理，一个机械系统对任意激励ξ(t)的响应，可以看作是对一系列宽度为无限小、幅度为ξ（τ）的激励脉冲的响应的叠加：

　　　　　　　(1)

式中v(t)是激励ξ(t)的响应，h(t-τ)是系统在时刻t，对时刻τ作用的单位脉冲激励的响应。用傅里叶变换的方法，把以时间t为变数的上式变为以频率ω为变数的方程式，在线性系统条件下得到

R（ω）=H（ω）F（ω）　　　　　　　(2)R（ω）、H（ω）和F（ω）分别为 v(t)、h(t)和ξ(t)的傅里叶变换。H（ω）称为传递函数，它可以从系统受单位脉冲激励时的运动微分方程，经傅里叶变换后得到的代数方程解出，它可以是力阻抗、力导纳或传递比，视运动参量而定。由(2)式可知，只要知道任意激励的傅里叶变换和传递函数，即可求得响应的傅里叶变换。用傅里叶逆变换便可算得响应v(t)。由于傅里叶分析是以频率为独立变数进行计算，所以又叫频率域法。

（2）冲击谱分析：如果用某个冲击去激励一系列线性、无阻尼单自由度的系统，那么固有频率由系统本身的性质决定，不同的系统有不同的固有频率，便可以得到一系列对应于不同频率的频谱。这个频谱称为冲击响应谱，简称冲击谱或响应谱。冲击谱一般可通过计算一个简单系统对冲击脉冲激励的时间响应函数来求得。冲击谱主要用于比较冲击运动，设计承受冲击的设备，预测冲击对结构的影响，以及设计环境模拟实验等方面。

降低冲击的措施

在生产实践中冲击技术被用于铆接、冲压、爆炸成形等工艺。冲击往往会损坏机械设备，并且影响人体健康和安宁。因此要设法消除或降低冲击的影响和产生的冲击噪声。主要措施有：

（1）选择系统的劲度，并增加受击机械的质量，以降低冲击引起的响应；

（2）给出适当的阻尼，使冲击振动能量转换为热能；

（3）将产生冲击的机器安排在隔振器上，减弱冲击对环境的影响；

（4）合理设计冲击部位的形状，以延长冲击作用时间；

（5）采用吸声、隔声等措施，降低冲击噪声。

参考文章