Page 55 - 《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

装在衬轨上，设备通过带有螺栓的 T 形压块安装在支撑槽钢上，根据设备不同的重量选用数量不等的支
撑槽钢，主要目的是模拟设备实际在舰船上的安装频率。

Anvil plate Hammer
Striking surface
60′′
Striking surface Pivot of heat-treated steel
of heat-treated shaft Magnetic brake
steel 37′′ Brake drum
Coil springs Shoe Floor level Equipment
Solenoid Supporting
Bed
plate Coil springs channel
support
Sole plate Shipbuilding channel
Foundation Anvil plate
bolt
Elevation view Guide bolt of
Anchor plate Anvil plate
Coil springs
Foundation

图 1 中型冲击机结构示意图（左）及外观照片（右）
Fig. 1 Structure diagram (left) and appearance photo (right) of medium-weight impact machine
中量级冲击试验的冲击运动过程包括摆锤撞击砧台、砧台与负载的自由上升、砧台的限位撞击、砧
台与负载的自由下落以及砧台回落撞击等 5 个运动过程。
1.2 中量级冲击试验动力学模型

综合考虑中量级冲击试验的作用过程，文
Equipment
献 [9] 建立了如图 2 所示的中型冲击机多自由 m 5
度 质 量 刚 度 阻 尼 模 型 ， 主 要 考 虑 砧 台 、 衬 轨 、
c 5 k 5
支撑槽钢和安装负载等主要部件以及主要部件 Supporting channel
之间的连接方式，同时考虑结构阻尼的影响。其 m 4
中 ， m 为 混 凝 土 基 础 的 质 量 ， m 为 砧 台 质 量 ， c 4 k 4
2
1
Shipbuilding channel
m 为衬轨质量，m 为槽钢参与质量，m 为设备
4
3
5
m 3
质 量 ； k 和 1 c 分 别 为 混 凝 土 基 础 周 围 螺 旋 弹
1
c 3 k 3
簧的刚度和阻尼；k 模拟砧台与混凝土基础的
2
F(t) Anvil plate
连接刚度，分为自由上升（下落）时的微小刚度、 m 2
限 位 碰 撞 时 导 向 螺 栓 刚 度 和 回 落 撞 击 时 液 压 c 2 k 2
油 缸 的 连 接 刚 度 ， c 为 导 向 螺 栓 的 结 构 阻 尼 ； Concrete foundation
2
k 和 3 c 分 别 为 衬 轨 与 砧 台 之 间 的 连 接 刚 度 和 m 1
3
阻 尼 ； k 和 4 c 分 别 为 支 撑 槽 钢 的 刚 度 和 阻 尼 ； c 1 k 1
4
k 和 5 c 分别为考虑设备安装方式、安装频率、设
5
备质量而得到的设备与支撑槽钢的连接刚度和
图 2 中量级冲击试验动力学模型 [9]
阻尼。 Fig. 2 Dynamic model of medium-weight impact test [9]
利 用 建 立 的 中 量 级 冲 击 试 验 动 力 学 模 型 ，
对典型试验工况（设备质量为 581 kg，槽钢跨距为 30 cm，槽钢数量共 4 根，摆锤高度为 70 cm）进行计算，
计算和试验得到的砧台冲击环境对比如图 3 所示。其中，f 为刚基础频率，v 为谱速度。可以看出，由于
计算模型没有模拟实际结构的高频部分，因此缺少试验冲击谱在高频段的毛刺及波动，但整体趋势保
持一致，本文重点关注的中低频段谱值吻合较好，可用于开展冲击试验载荷与设计载荷相关性的仿真
计算。

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