沖擊試驗夾具的基本要求

振動、沖擊試驗夾具的功用就是將振動臺（或沖擊機）產生的機械能傳遞給試件。夾具在總體設計方面所遇到的困難是必須設計出重量最小、剛性最大、在試驗頻率范圍內不會發(fā)生結構共振的夾具。夾具設計往往取決于工程經驗，

夾具設計一般比較費時、費力，不僅要考慮夾具本身的特性，而且要盡量減少夾具與試件的相互影響。夾具設計應包括分析和預計試件的最低階振型。

夾具設計的理論計算主要包括剛度、質量和固有頻率三個基本參數。剛度包括剛體平移、剛體旋轉及剛體彎曲；阻尼并不明顯地改變固有頻率，僅改變振動幅值。影響固有頻率的二個要素為質量和剛性。對于復雜夾具的固有頻率，Dunkerley方程提供了一種方法，即通過結合復合結構元件中的非偶合型固有頻率來估計系統(tǒng)的固有頻率。夾具設計時必須進行的幾個最基本設計如下。

（1）夾具的固有頻率應滿足試驗的頻率范圍

許多產品的可靠性與環(huán)境試驗要求的試驗頻率范圍一般為10～2000Hz，所有試驗必須使用電磁振動臺。電磁振動臺是目前最先進最常用的振動臺，其最低頻率一般為5～10Hz，最高頻率可達3000～4000Hz以上。為了滿足10～2000Hz試驗頻率范圍，在此頻率范圍，夾具的頻響特性要平坦，夾具設計和計算（或測定）時，其一階頻率應高于最高試驗頻率。這對于小型、簡單夾具是易做到的，但對大型復雜夾具則很困難甚至是不可能的。即使這樣，設計計算（或測定）夾具的一階固有頻率也應高于試件的一階固有頻率，以避免發(fā)身夾具與試件的共振偶合。在確定試件的固有頻率時，可以把試件劃分為梁、板等元件，計算各個元件的固有頻率，然后用Dunkerley方程計算試件的固有頻率。

（2）對夾具重量（振動臺額定推力）的驗算

對夾具重量（振動臺額定推力）的驗算，主要考慮振動臺的承載重量W和試驗加速度a。當正弦振動試驗的最大加速度為a時，振動臺的正弦推力F應大于W.a；當隨機振動試驗的總均方根加速度值已知為arms時，振動臺的隨機推力F應大于（W1+W2+W3）. arms。式中：W1：試驗樣品重量，W2：夾具重量，W3：振動臺動圈重量。 設計用來支撐試件的夾具，試件的尺寸和形狀是必不可少的，因為它們決定夾具的尺寸和形狀。你還必須試件的重量和重心，至少也要估算出重心的位置，試件和夾具的合成重心盡可能精確地落在振動臺的中心線上。

溫度對夾具的性能也是有影響的，當一夾具要用于溫度振動試驗時，就要注意這一點，高溫可使金屬產生塑性屈服，低溫可使材料冷脆。

一個好的夾具至少應滿足下列要求：

（1）在整個試驗頻率范圍內，夾具的頻響特性要平坦，夾具的第一階固有頻率應高于最高試驗頻率，還應避免發(fā)生夾具與產品的共振耦合。

（2）夾具與產品連接面上的各連接點的響應要盡量一致，以確保試驗時激勵輸入的均勻性。

（3）夾具的剛度質量比要足夠大。

（4）夾具的阻尼要大，夾具共振時（第一階固有頻率），其品質（放大）因數Q不應大于4。

（5）夾具的質量最好是試件的2～4倍。通常在估算振動臺需要的推力的時，用此比值就行。

（6）夾具橫向運動（指垂直于激振方向）要盡量小。