충격 시험이란 무엇인가

방위 및 전자와 같은 산업의 시스템은 현장에서 충격이 발생한 후 제대로 작동해야 합니다. 충격 시험에는 일반적으로 낙하, 타격, 충격, 낙하, 폭발 또는 기타 일시적인 진동 소스에서 견딜 수 있는 능력을 시험하기 위해 기계 시스템으로의 급격한 에너지 전달이 포함됩니다. 이러한 이벤트에는 패키지 낙하, 차량 충돌, 전자적 취급 부주의 및 기타 다양한 충돌, 슬램 및 추락이 포함됩니다.

충격 펄스

MIL-STD-810, IEC 60068 또는 RTCA DO-160과 같은 시험 사양에는 제품 인증 또는 내구성/신뢰성 확인을 위한 충격 시험이 포함됩니다. 사양에서는 충격 펄스 매개변수를 정의하고 펄스를 실제 이벤트를 나타내는 일반적인 충격 또는 과도 파형으로 분류합니다.

충격 펄스의 지속 시간은 수 밀리초에서 최대 1분까지 다양합니다. 많은 시험 사양에서는 가속도 측면에서 고전적인 충격 펄스를 정의하지만 결과적인 속도 변화(ΔV)를 기준으로 심각도를 평가합니다.

왜 ΔV인가?

구조적 손상은 최대 가속도보다 속도 변화와 더 자주 관련됩니다. ΔV는 시스템에 전달된 총 충격을 나타내고, 가속도는 충격이 발생한 속도를 나타냅니다.

균열, 균열 또는 변위와 같은 고장 모드는 발생 속도뿐만 아니라 전체 충격과 관련이 있습니다. 짧은 시간 동안의 높은 가속도는 많은 에너지를 전달하지 못할 수 있지만 ΔV가 크면 상당한 구조적 응력이 발생할 수 있습니다.

충격 펄스의 분류

고전적인 충격 펄스

고전적인 충격 펄스는 충격 펄스를 생성하는 가장 간단한 방법입니다. 미리 정의된 모양, 진폭, 방향 및 지속 시간이 있습니다. 기본 펄스 형태의 라이브러리는 과거 낙하 시험 데이터에서 파생됩니다. 고전적인 펄스 형태의 예로는 반사인, 초기 피크, 터미널 피크, 정사각형, 삼각형, 톱니파, 사다리꼴 및 하버사인이 있습니다.

낙하 시험은 설정된 ΔV를 사용하여 단극 가속도 형상을 생성하도록 설계되었습니다. 가속도 형태는 유사한 ΔV를 생성하기 위해 가진기 시험로 이어졌습니다.

"랜덤 진동 및 충격 시험의 기본에 대한 최소 수학 소개"에서 Wayne Tustin은 다음과 같이 썼습니다.

"이제 우리는 '실제 세계'에서는 이러한 형태가 발생하지 않는다는 것을 알고 있습니다. 시험 기계와 절차는 오래 전에 단방향의 고전적인 펄스 형태를 생성하기 위해 개발되었습니다. 여기에는 대부분의 '실제' 충격 펄스보다 훨씬 더 많은 저주파 에너지가 포함되어 있습니다. 종종 극도로 높은 주파수가 부족한 경우가 있습니다."(Tustin, pg. 335)

즉, 클래식 펄스는 역사적 우선순위를 갖고 있으며 제품 평가 및 내구성 시험에 대해 매우 잘 알려진 반응을 생성합니다. MIL-STD-810, DO-160, ISTA, ASTM, SAE 및 IEC 60068을 포함한 많은 시험 표준에서는 클래식 충격 펄스를 정의합니다. 클래식 충격 시험 정의의 예는 다음과 같습니다. 총 18회의 충격에 대해 6개의 직교 축 모두에서 3 – 10mS, 20Gpk, 반사인 펄스.

시험 사양에서는 종종 기존 충격 펄스를 정의하지만, 고급 충격 시험에서는 기존 충격 펄스로 복제할 수 없는 복잡한 과도 펄스가 필요할 수 있습니다.

복합 충격

일부 진동 사양에는 보다 복잡한 충격 펄스에 대해 사용자 정의 과도 또는 충격 응답 스펙트럼(SRS)이 필요합니다. 이러한 복잡한 펄스를 재생성하도록 설계된 특수 소프트웨어 패키지가 있습니다.

시험 엔지니어는 복잡한 충격 펄스를 사용하여 실제 조건을 보다 정확하게 표현할 수 있습니다. 많은 합성, 계산 펄스는 현장 환경과 비슷한 주파수 응답으로 복잡한 과도 파형을 시뮬레이션할 수 있습니다.

현장에서 기록된 신호를 복제하고 반복 충격 제어 루프를 사용하여 처리하여 복잡한 파형을 효과적으로 생성 및 제어하는 ​​것도 가능합니다.

충격시험 장비 및 소프트웨어

기존 충격 시험은 기계식 충격 기계, 전기역학 가진기 또는 서보 유압 가진기에서 실행됩니다. 충격 펄스를 생성하는 데 사용되는 시스템은 제품의 질량, 원하는 가속도, 속도 또는 변위의 진폭, 정의된 펄스 형태에 따라 달라집니다. 다음 수업에서는 충격 기계 및 가진기에 대해 자세히 설명합니다.

가속도계

가속도계는 일반적으로 기계적 동작을 전기 신호로 변환하는 충격 시험을 측정하는 데 사용됩니다. 충격 펄스의 특성에 따라 엔지니어는 시험 결과를 측정하기 위해 다양한 가속도계가 필요할 수 있습니다.

특수 충격 가속도계는 충격 시험에서 극단적인 변화를 보다 정확하게 측정하도록 설계되었습니다. 모든 충격 시험에 필요한 것은 아니지만 특히 진폭이 크고 지속 시간이 짧은 펄스를 측정하는 데 유용합니다.

예를 들어 압전 가속도계는 압전 수정을 사용하여 알려진 질량에 의한 수정 압축을 기반으로 전기 신호를 생성합니다. 이는 가진기 시험을 위한 제어 신호 및 충격에 대한 제품의 반응을 관찰하기 위한 추가 모니터링 지점과 같은 참조로 사용됩니다.

소프트웨어

일부 소프트웨어 패키지는 IEEE-344 시험, 채터 모니터링 및 기타 고급 분석기 기능과 같은 특정 시험을 실행하도록 설계되었습니다. 이러한 일시적인 이벤트는 특성을 파악하고 분석하기가 어렵습니다. 시험 엔지니어는 일반적으로 환경 및 애플리케이션에 따라 폭포 플롯, 에너지 스펙트럼 밀도, 코히어런스 플롯, 전달함수 플롯과 같은 추가 분석 도구를 사용합니다.

결론

충격 시험은 일시적인 충격을 견딜 수 있는 시스템의 능력을 확인합니다. 많은 시험 사양에는 정의된 충격 펄스를 사용한 충격 시험이 포함됩니다. 충격 펄스에는 두 가지 범주가 있습니다. 기존 펄스는 단순하고 단극이지만 일부 시험에는 더 복잡한 펄스가 필요합니다.