前言
本試驗(yàn)法之目的為提供一標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)程序，以偵測(cè)試件在沖擊環(huán)境下之機(jī)械弱點(diǎn)及特定功能退化情形。本試驗(yàn)法亦可用于決定試件結(jié)構(gòu)之整體性或視為試件質(zhì)量管理之程序。
范圍
本試驗(yàn)法適用于組件、裝備及電工產(chǎn)品在運(yùn)輸或使用過(guò)程中，遭遇次數(shù)少且非重復(fù)性(non-repetitive)之沖擊環(huán)境。
本試驗(yàn)法適用于無(wú)包裝之裝備及含運(yùn)輸箱之裝備。如為后者，則運(yùn)輸箱可視為試件本體之一部份。
限制
本試驗(yàn)法并非模擬實(shí)際環(huán)境條件，但試驗(yàn)嚴(yán)厲度及波形之選擇應(yīng)盡可能重現(xiàn)試件在運(yùn)輸或使用時(shí)所遭遇之環(huán)境效應(yīng)或滿足結(jié)構(gòu)整體性測(cè)試之需求。
本試驗(yàn)法為非重復(fù)性試驗(yàn)，若欲執(zhí)行重復(fù)性沖擊試驗(yàn)則請(qǐng)參考"IEC 68-2-29 試驗(yàn)方法Eb：顛簸"。
測(cè)試步驟
試驗(yàn)前試件應(yīng)依相關(guān)規(guī)范之規(guī)定執(zhí)行目視檢查、電性及機(jī)械檢驗(yàn)。
由表1及表2選擇適當(dāng)之脈沖波形及嚴(yán)厲度執(zhí)行試驗(yàn)。
試驗(yàn)中試件應(yīng)依相關(guān)規(guī)范之規(guī)定執(zhí)行操作或功能測(cè)試。
試驗(yàn)后試件應(yīng)依相關(guān)規(guī)范之規(guī)定執(zhí)行目視檢查、電性及機(jī)械檢驗(yàn)，并明定允、拒收標(biāo)準(zhǔn)。
測(cè)試條件
脈沖波形：后緣鋸齒波、半正弦波或梯形波。
加速度值：如表1所示。
作用時(shí)間：如表1所示。
沖擊次數(shù)：三軸六向，每向3次，共18次(請(qǐng)參閱附錄)。
試驗(yàn)容差
檢查點(diǎn)上之脈沖波形須符合圖1～圖3之要求。
波形：試驗(yàn)波形應(yīng)介于容差范圍(實(shí)線)內(nèi)。
后緣鋸齒波：下降時(shí)間較短之非對(duì)稱三角形，如圖1所示。
半正弦波：正弦波之前半周期，如圖2所示。
梯形波：上升及下降時(shí)間較短之對(duì)稱梯形，如圖3所示。
速度變化容差：每一種脈沖波形，其速度變化量應(yīng)維持在15%以內(nèi)。
圖中縱軸為加速度，橫軸為時(shí)間，當(dāng)由圖形面積積分求速度變化量時(shí)，積分時(shí)間應(yīng)從脈沖作用前0.4D開始計(jì)算至脈沖作用后0.1D為止(D為脈沖作用時(shí)間)。
如果必須使用復(fù)雜裝置以控制速度變化容差時(shí)，則須在相關(guān)規(guī)范中明定其作法。
側(cè)向運(yùn)動(dòng)：在檢查點(diǎn)上與沖擊方向相互垂直之運(yùn)動(dòng)方向，其加速度值不得超過(guò)峰值之30%
試驗(yàn)設(shè)置
量測(cè)系統(tǒng)
量測(cè)系統(tǒng)之特性必須能確定檢查點(diǎn)在預(yù)定沖擊方向之脈沖是否在容差范圍內(nèi)。
整個(gè)量測(cè)系統(tǒng)之頻率響應(yīng)(包含加速儀)可能對(duì)試驗(yàn)之精確性造成很大的影響。因此，頻率響應(yīng)須限制在一定容差范圍內(nèi)(詳見圖4之說(shuō)明)。
固定(mounting)
試件應(yīng)以正常安裝姿態(tài)固定于沖擊平臺(tái)或夾具上執(zhí)行試驗(yàn)，有關(guān)試件固定需求詳見IEC68-2-47之規(guī)定。
其它
本試驗(yàn)法所引用之專有名詞在ISO Standard 2041或IEC 68-1中皆有定義。新增之名詞定義如下：
夾持點(diǎn)(fixing point)
試件與夾具或沖擊平臺(tái)銜接固定之點(diǎn)。這些點(diǎn)通常是試件實(shí)際使用時(shí)安裝固定之點(diǎn)位。
檢查點(diǎn)(check point)
沖擊平臺(tái)中心之夾持點(diǎn)位。若其它夾持點(diǎn)位連接平臺(tái)之剛性比上述點(diǎn)位更大時(shí)，取后者為檢查點(diǎn)。
沖擊嚴(yán)厲度
包含加速度峰值及脈沖作用時(shí)間。
速度變化量
在特定加速度作用下，其速度變化量之值
g
地球表面之標(biāo)準(zhǔn)重力加速度值，一般取10m/s2。
附 錄：沖擊試驗(yàn)指引前言
本試驗(yàn)法之目的為于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)重現(xiàn)實(shí)際運(yùn)輸或操作所產(chǎn)生之效應(yīng)，基本上并非重現(xiàn)實(shí)際環(huán)境。
試驗(yàn)之參數(shù)皆已標(biāo)準(zhǔn)化且包含適當(dāng)之容差，其目的在使不同地點(diǎn)或不同操作人員皆能得到相同之試驗(yàn)結(jié)果。
試驗(yàn)之應(yīng)用
很多試件在使用、搬運(yùn)及運(yùn)輸過(guò)程中皆會(huì)遭遇沖擊環(huán)境，這些沖擊位準(zhǔn)變化很大且特性復(fù)雜。本試驗(yàn)法系提供一傳統(tǒng)方法以確定試件承受非重復(fù)性沖擊環(huán)境之能力，至于重復(fù)性沖擊試驗(yàn)，在"IEC 68-2-29 試驗(yàn)方法Eb：顛簸"中有更詳細(xì)的討論。
為了驗(yàn)證或品管的目的，本試驗(yàn)法亦適用于組件型態(tài)之結(jié)構(gòu)整體性測(cè)試，通常是施予某固定值的力以產(chǎn)生較大加速度，特別是內(nèi)部有空洞的情況。
常用的三種脈沖波形：
半正弦波為重現(xiàn)線性系統(tǒng)受碰撞時(shí)產(chǎn)生之沖擊效應(yīng)，例如彈性系統(tǒng)受撞擊之情形。
梯形波比半正弦波具有較寬之頻寬及較高之頻譜強(qiáng)度，可用于重現(xiàn)太空探測(cè)器/衛(wèi)星發(fā)射時(shí)，以爆破方式切斷螺栓之效應(yīng)。
后緣鋸齒波比半正弦波與梯形波具有較均勻分布之響應(yīng)頻譜。
半正弦波是之試驗(yàn)波形，而梯形波并不適用于組件型態(tài)之試件。
當(dāng)操作/運(yùn)輸環(huán)境之頻譜未知時(shí)，可參考表2之范例。
當(dāng)試件為包裝型態(tài)時(shí)，所遭遇之搬運(yùn)及運(yùn)輸沖擊環(huán)境較為簡(jiǎn)單，一般以半正弦波及速度變化量來(lái)表示。
試驗(yàn)嚴(yán)厲度
沖擊試驗(yàn)之嚴(yán)厲度及波形應(yīng)盡可能模擬實(shí)際運(yùn)輸或操作時(shí)所遭遇之環(huán)境效應(yīng)或滿足試件結(jié)構(gòu)整體性測(cè)試之需求。
一般而言，運(yùn)輸環(huán)境較操作環(huán)境更為嚴(yán)厲，故試驗(yàn)位準(zhǔn)應(yīng)以前者為準(zhǔn)。然而，試件在操作環(huán)境中需功能正常，因此試件必須經(jīng)歷兩種沖擊狀況，即在運(yùn)輸環(huán)境后執(zhí)行參數(shù)量測(cè)，操作環(huán)境中執(zhí)行功能測(cè)試。
當(dāng)選用嚴(yán)厲度時(shí)，須考慮試驗(yàn)位準(zhǔn)與實(shí)際環(huán)境間之安全裕度。若實(shí)際操作或運(yùn)輸環(huán)境未知時(shí)，嚴(yán)厲度之選用可參考表1。
容差
本標(biāo)準(zhǔn)在波形、速度變化及側(cè)向運(yùn)動(dòng)均有容差要求，因此具高重復(fù)性。但是對(duì)于某些試件之質(zhì)量或動(dòng)態(tài)響應(yīng)會(huì)影響沖擊機(jī)時(shí)則屬例外，此時(shí)相關(guān)規(guī)范應(yīng)明定較大之試驗(yàn)容差或?qū)⑵浣Y(jié)果記錄于試驗(yàn)報(bào)告內(nèi)。
在執(zhí)行上述沖擊試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先執(zhí)行預(yù)備沖擊，以了解沖擊機(jī)包含試件時(shí)之整體特性。對(duì)復(fù)雜之試件，通常只有一件或少量可供測(cè)試，對(duì)于只沖一次或有限次數(shù)之試驗(yàn)，如在正式試驗(yàn)前反復(fù)沖擊，可能會(huì)造成過(guò)度試驗(yàn)(overtest)或累積性之內(nèi)傷，此時(shí)以代表件(例如剔退件)來(lái)執(zhí)行。若上述方法不適用時(shí)，則可使用同質(zhì)量及重心之啞件，但須注意此種模型有時(shí)可能會(huì)有不同之動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
量測(cè)系統(tǒng)(包含加速儀)之頻譜響應(yīng)對(duì)預(yù)定波形及嚴(yán)厲度之達(dá)成有很大的影響，因此必須限制在圖4之容差范圍內(nèi)。當(dāng)需使用低通濾波器以減低加速儀產(chǎn)生之高頻影響時(shí)，應(yīng)考慮整個(gè)系統(tǒng)之振幅及相位特性，以避免波形失真。
速度變化
對(duì)于每一種波形，其速度變化量可由下列方式?jīng)Q定：
撞擊速度(不包含反彈時(shí))。
自由落體機(jī)制產(chǎn)生之落下及反彈高度。
加速度/時(shí)間曲線之積分。
積分時(shí)間如無(wú)特別規(guī)定，應(yīng)以實(shí)際速度變化前0.4D開始積分至脈沖作用后0.1D為止(D指理想脈沖作用時(shí)間)。如果以電子積分法計(jì)算速度變化較為困難時(shí)，則須使用更精密的設(shè)備，但此時(shí)應(yīng)先考慮精密設(shè)備成本。
標(biāo)示速度變化量之目的主要在使實(shí)驗(yàn)室所執(zhí)行之脈沖波形介于容差范圍內(nèi)，以獲得較佳之重復(fù)性。
試驗(yàn)條件 中國(guó)可靠性網(wǎng)
本試驗(yàn)法之基本要求為三軸六向各施以三次沖擊。對(duì)于某些對(duì)稱或很明顯可減少?zèng)_擊方向之情況，相關(guān)規(guī)范中可減少?zèng)_擊方向，但不能減少每向之沖擊次數(shù)。實(shí)際上，試驗(yàn)各項(xiàng)執(zhí)行細(xì)節(jié)，應(yīng)依試件數(shù)量、復(fù)雜度、預(yù)算及安裝方向來(lái)決定。
本試驗(yàn)法之目的并非評(píng)估疲勞累積效應(yīng)，因此如能獲得足夠之試件時(shí)，可改為每一方向以一件試件執(zhí)行三次沖擊。組件層次可依據(jù)試件數(shù)量及固裝方式，對(duì)試件施加最小次數(shù)之沖擊，以符合規(guī)范之要求。
當(dāng)僅有一件試件且必須執(zhí)行十八次沖擊時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)異常而不具代表性之特性，因此規(guī)范之制訂者應(yīng)事先考慮。
表1：脈沖波形之加速度及作用時(shí)間
加速度峰值
(A)
作用時(shí)間
(D)
速度變化量(DV)
半正弦波 后緣鋸齒波 梯形波
DV=2AD×10-3/p DV=0.5AD×10-3 DV=0.9AD×10-3
g m/s2 ms m/s m/s m/s
5.0 50.0 30.0 1.0 -- --
15.0 150.0 11.0 1.0 0.8 1.5
30.0 300.0 18.0 3.4 2.6 4.8
30.0 300.0 11.0 2.1 1.6 2.9
30.0 300.0 6.0 1.1 0.9 1.6
50.0 500.0 11.0 3.4 2.7 4.9
50.0 500.0 3.0 0.9 0.7 1.3
100.0 1000.0 11.0 6.9 5.4 9.7
100.0 1000.0 6.0 3.7 2.9 5.3
200.0 2000.0 6.0 7.5 5.9 10.6
200.0 2000.0 3.0 3.7 2.9 5.3
500.0 5000.0 1.0 3.1 -- --
1000.0 10000.0 1.0 6.2 -- --
1500.0 15000.0 0.5 4.7 -- --
3000.0 30000.0 0.2 3.7 -- --
注：表中加底線數(shù)值表示較常用之規(guī)格。
表2：脈沖波形與嚴(yán)厲度之適用范例
嚴(yán)厲度 脈沖波形 適用于組件 適用于裝備
加速度峰值 g ------m/s2
作用時(shí)間 ms
15 150 11 后緣鋸齒波 半正弦波梯形波
-- .強(qiáng)固性、搬運(yùn)及運(yùn)輸 沖擊。 .地面固定裝備且僅靠 公路、鐵路或航空機(jī)運(yùn)輸并有耐沖擊包裝者。
30 300 18 后緣鋸齒波
半正弦波梯形波
-- .裝備固定基座之結(jié)構(gòu)安全性試驗(yàn)。 .固定或固裝運(yùn)輸于一般陸上車輛、鐵路車輛及運(yùn)輸航空機(jī)上者。
50 500 11 后緣鋸齒波
半正弦波梯形波*
.固裝運(yùn)輸于輪型交通工具、超音速或次音速航空器、商船或小型艦艇上者。 .安裝于裝備內(nèi)且該裝備系固裝運(yùn)輸于輪型交通工具、超音速或次音速航空器、商船或小型艦艇上者。
.安裝于重工業(yè)設(shè)備上者。
.固定或固裝運(yùn)輸于行駛不平地面之一般陸上車輛、鐵路車輛上者。 .長(zhǎng)時(shí)間散裝運(yùn)輸于一般陸上車輛、鐵路車輛者。
.利用機(jī)械式搬運(yùn)設(shè)備搬運(yùn)所產(chǎn)生之沖擊。
100 1,000 6 后緣鋸齒波
半正弦波梯形波*
.固裝運(yùn)輸于越野車輛上者。 .安裝于裝備內(nèi)部且該裝備系固定或固裝運(yùn) 輸于越野車輛上者。
.安裝于裝備內(nèi)部且該裝備系固定于超音速或次音速航空器上。
.安裝于設(shè)備內(nèi)部，且該裝備系長(zhǎng)期由鐵公路散裝運(yùn)輸者。
.路上或鐵路上運(yùn)輸由于粗魯搬運(yùn)所產(chǎn)生之沖擊。 .火箭點(diǎn)火、脫離、氣動(dòng)力顫震及宇宙飛船再進(jìn)入大氣層之沖擊。
.攜帶型裝備。
500 5,000 1 半正弦波 .半導(dǎo)體、集成電路、微電路及微組合物之完整性測(cè)試。 .路上、水下、空中產(chǎn)生之爆炸沖擊。
1,500 15,000 0.5 半正弦波 .半導(dǎo)體、集成電路及微電路之完整性測(cè)試 --
注:有*符號(hào)者表示不適用于組件。
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