Page 60 - 《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

4 冲击试验载荷与设计载荷相关性分析

4.1 冲击试验谱速度拟合 (−53.78+f)(4.72+m)
V 2 =1.29
为进一步定量比较冲击试验载荷与冲击设 (−54.96+f)(2.00+m) V 2 /(m·s )
−1
3.2
计载荷的相关性，在第 3 节的基础上，对冲击试
2.5
验谱速度进行拟合，主要考虑安装频率、设备质 3.0
V 2 与 2.0
量及摆锤高度的影响。考虑到试验谱速度 2.2 2.8
√
h 成正比，首先对锤高 165 cm 下的试验谱速度
进行拟合，拟合公式可以表示为： m/t 1.5 2.6
2.4
(−53.78+ f)(4.72+m) 1.0 2.4
V 2 = 1.29 (7) 2.6
(−54.96+ f)(2.00+m)
2.8 2.2
式 (7) 的拟合结果与中型冲击机动力学模 0.5
型的计算结果的对比如图 9 所示，可以发现，拟 2.0
65 75 85 95 105 115 125 135
合结果较好。
f/Hz
在式 (7) 的基础上，考虑摆锤高度的影响，得
图 9 锤高 165 cm 冲击试验谱速度与质量、频率之间关系（红
V 2 （单位为 m （t）、
色点划线为拟合结果，黑色实线为计算结果）
到冲击试验谱速度 m/s）与设备质量
h （cm）之间的关系：
安装频率 f （Hz）、摆锤高度
Fig. 9 Relationships of the impact spectrum velocity with the
√ (−53.78+ f)(4.72+m) mass and frequency of the anvil with a height of 165 cm (the red
V 2 = 0.1 h (8)
(−54.96+ f)(2.00+m) dotted line is the fitting result, and the black solid line is the
calculation result)
式 (8) 适用于刚性安装设备在 GJB 150.18—
1986 中量级冲击试验工况下的冲击试验谱速度预报，即适用的设备质量为 0.12～2.7 t、安装频率不小于
60 Hz、摆锤高度为 23～165 cm。取设备质量为 1 t，式 (8) 的拟合结果与中型冲击机动力学模型的计算结
果如图 10 所示，最大偏差为 1.5%，偏差较小。
4.2 冲击试验载荷与设计载荷相关性
本文以船体安装部位单自由度刚性安装设备为对象，开展冲击试验载荷与设计载荷相关性的研究，
冲击载荷处于三折线谱中的谱速度段，谱速度是该类设备冲击载荷大小的决定性因素。因此，定义冲击
C = V 1 /V 2 ，根据式 (4)、(5) 和 (8)，对于不同设备质量，以 GJB
设计谱速度与冲击试验谱速度的比值为
150.18—1986 中规定的锤高、槽钢数量、跨距等作为输入，计算得到不同设备质量 m 、不同跨距 a 下，冲
击设计谱速度与冲击试验谱速度的比值，如图 11 所示。冲击设计谱速度与冲击试验谱速度的比值在

1.9
Numerical calculation
Fitting formula C 1.6
1.700 1.4
1.583
1.8 1.466 1.2
V 2 /(m·s −1 ) 1.349 1.0 C
1.232
1.115
1.7 0.998 0.8
0.881 0.6
0.764 0.5 0
0.647 1.0
0.530 20 1.5
1.6 40 60 2.0 m/t
65 90 115 140 80 100 2.5
f/Hz Span/cm 120 3.0
图 10 砧台冲击谱速公式计算结果与 图 11 冲击设计谱速度与冲击试验谱速度比值随
仿真计算结果对比 设备质量、槽钢跨距的变化
Fig. 10 The comparison between the calculation results Fig. 11 Ratio of impact design spectrum velocity
of the impact spectrum velocity formula of to impact test spectrum velocity varying with
the anvil and the simulation results equipment quality and channel steel span

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