Page 54 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 马 刚，等： 舰船设备中量级冲击试验载荷与设计载荷相关性研究 第 7 期

height on the shock design load and shock test load are analyzed. Based on the comparison results, it is found that the shock
design load is more severe than the shock test load. However, when the channel steel span is relatively large (greater than
90 cm) and the equipment installation frequency is relatively high (greater than 80 Hz), the shock test load may be more severe.
In addition, the quantitative ratio between the velocity of the shock design spectrum and that of the shock test spectrum is
provided. The research results prove the correlation between the shock design load and the shock test load, which can provide
reference for the shock resistance design and shock test of the equipment and the revision of relevant standards.
Keywords: shipboard equipment; anti-shock; shock test; medium-weight impact machine; mass stiffness damping; design
shock load

舰载设备抗冲击能力是衡量舰船战时生命力的一个重要指标，为此各海军强国均制订了设备抗冲
击标准，规范设备的设计、制造、试验、验收等全过程，以提高舰船抗非接触爆炸的能力。我国舰船抗冲
击 的 研 究 工 作 起 步 较 晚 ， 现 有 的 船 载 设 备 抗 冲 击 设 计 和 考 核 标 准 主 要 借 鉴 国 外 的 军 标 ， 其 中 ， G J B
150.18—1986、GJB 1060.1—1991 分别是以美国的 MIL-S-901C、DDS072 为参考。GJB150.18—1986 作
为目前我国设备抗冲击性能考核试验的执行标准，规定根据设备重量不同，设备冲击试验分为轻量级试
验（小于 0.12 t）、中量级试验（0.12～2.7 t）和重量级试验（大于 2.7 t），分别在轻型冲击机、中型冲击机和
[1]
浮动冲击平台上开展试验 。GJB 1060.1—1991 作为设备抗冲击的设计标准，用于指导舰船设备抗冲击
设计。但对于上述设备抗冲击设计标准及试验考核标准，目前国内缺少对两个标准相关性的研究，无法
准确地指导设备抗冲击设计、试验，不清楚按照 GJB 1060.1—1991 进行设计后是否能通过 GJB 150.18—
1986 的试验考核。
若要开展冲击设计载荷与试验载荷相关性研究，需要用到大量的冲击试验结果，而为此专门开展大
量冲击试验，成本高、效率低，且涉及到多个试验装置。考虑到中型冲击机作为 GJB 150.18-1986 标准规
定的考核设施之一，可以对质量介于 0.12～2.7 t 的设备进行冲击考核，属于目前应用最多的冲击试验考
核设施，因此，基于有限试验数据建立中量级冲击试验动力学模型，利用建立的动力学模型开展大量冲
击试验工况的模拟计算。目前，国内外对中量级冲击试验作用过程的模拟，主要有三维有限元仿真模型
[2]
和多自由度质量刚度阻尼数学模型。王俊峰等 、王旭 、冯松等 、王涛 [5] 主要通过建立中型冲击机的
[4]
[3]
三维有限元仿真模型，用于冲击机锤头与砧台碰撞研究、砧台强度及频率分析、冲击机结构设计等，主
要关注冲击机局部结构。由于中型冲击机三维有限元仿真模型结构复杂、计算量大、计算结果与网格相
关性大、碰撞能量损耗模拟不准，不适用于分析冲击过程中的载荷传递以及设备响应情况。Alexander 、
[6]
[7]
Clements 将砧台、负载等简化为刚性质量，支撑槽钢等简化为弹簧阻尼单元，建立中型冲击机的多自由
度质量弹簧模型，用于开展冲击机的载荷传递研究、设备响应分析；Claude 等 [8] 使用 COCITEC 集团的软
件 SYMOS，建立了中型冲击机模型，由一系列非线性刚度的质量块通过非线性刚度阻尼连接，设备加速
度响应模拟结果与试验结果的吻合度较好。
本文根据 GJB 150.18—1986、GJB 1060.1—1991 标准要求，利用建立的中型冲击机多自由度质量
刚度阻尼数学模型，以单自由度刚性安装设备（设备本身作为刚体考虑）为对象，开展设备试验载荷计
算，并采用动力学设计分析方法（dynamic design analysis method，DDAM）进行冲击设计载荷计算，分析设
备质量、安装频率对载荷的影响，比较冲击设计载荷与冲击试验载荷之间的相关性，总结冲击设计载荷
与冲击试验载荷间的定量关系。

1 中量级冲击试验及动力学模型

1.1 中型冲击机

中型冲击机作为中量级冲击试验的考核设施，基本结构如图 1 所示，主要由摆锤、混凝土基础（含螺
旋弹簧）、基座、砧台、砧台导向装置、衬轨、支撑槽钢等部件组成。试验设备安装在弹性平台上，弹性
平台由衬轨和支撑槽钢组成，衬轨通过螺栓刚性安装在砧台上，支撑槽钢通过两端的固定压块和螺栓安

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