閆 明， 楊化松，， 張 磊， 孔祥希

(1. 沈陽工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 沈陽 110870； 2. 海軍研究院， 北京 100161)

艦船在海上實(shí)戰(zhàn)中不可避免要遇到魚雷、水雷、深水炸彈等各種兵器的非接觸爆炸攻擊.當(dāng)瞬態(tài)高能量沖擊波作用于船體后，大部分能量傳遞到裝艦的各種設(shè)備上，往往會(huì)對艦載設(shè)備造成致命的破壞[1-2].在現(xiàn)有沖擊試驗(yàn)機(jī)能夠提供的沖擊環(huán)境情況下，為沖擊試驗(yàn)機(jī)添加一種設(shè)備，使沖擊試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)生的沖擊環(huán)境通過該設(shè)備放大后作用在被試設(shè)備上，以滿足被試設(shè)備的抗沖擊考核沖擊載荷要求，這種設(shè)備稱之為沖擊放大器[3].研制性能優(yōu)異、成本低廉、試驗(yàn)靈活的沖擊放大器是開展沖擊強(qiáng)化試驗(yàn)研究的一種簡單有效的方法.對試驗(yàn)過程進(jìn)行理論計(jì)算研究是此試驗(yàn)行之有效的基礎(chǔ).

Kelly等[3]研究了用于微小尺度元器件的高加速度沖擊測試的速度放大器，利用多個(gè)連續(xù)沖擊使被限制在垂直軸上運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量遞減的系統(tǒng)來放大速度；Rodgers等[4]認(rèn)為沖擊放大器的研究工作主要焦點(diǎn)是通過多個(gè)質(zhì)量之間的成對碰撞來實(shí)現(xiàn)速度放大的動(dòng)力學(xué)分析.基于簡單的剛體力學(xué)，提出了確定這種沖擊放大器中間級數(shù)量和質(zhì)量的基礎(chǔ)理論.

1 二次沖擊系統(tǒng)模型建立

1.1 試驗(yàn)方法原理介紹

利用二次沖擊的沖擊強(qiáng)化試驗(yàn)是在傳統(tǒng)跌落沖擊試驗(yàn)機(jī)上添加一個(gè)沖擊放大器實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化沖擊環(huán)境的沖擊試驗(yàn)[5-6]，其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示.

①基礎(chǔ)支撐 ②跌落試驗(yàn)機(jī)基礎(chǔ) ③跌落試驗(yàn)機(jī)波形發(fā)生器 ④跌落臺(tái)導(dǎo)向柱 ⑤跌落臺(tái) ⑥沖擊放大器安裝底座 ⑦沖擊放大器波形發(fā)生器 ⑧沖擊放大器臺(tái)面導(dǎo)向柱 ⑨沖擊放大器臺(tái)面 ⑩被試件 沖擊放大器臺(tái)面懸掛彈簧 懸掛彈簧安裝塊

由圖1可知，沖擊強(qiáng)化試驗(yàn)原理圖主要由跌落試驗(yàn)機(jī)和沖擊放大器兩部分構(gòu)成.試驗(yàn)時(shí)，被試件安裝在沖擊放大器臺(tái)面，沖擊放大器安裝在跌落試驗(yàn)機(jī)臺(tái)面，跌落試驗(yàn)機(jī)臺(tái)面提升至試驗(yàn)要求高度后釋放，被試件、沖擊放大器連同跌落試驗(yàn)機(jī)臺(tái)面一起向下運(yùn)動(dòng).這個(gè)過程沖擊放大器臺(tái)面與跌落試驗(yàn)機(jī)臺(tái)面相對靜止.直至跌落試驗(yàn)機(jī)臺(tái)面與跌落試驗(yàn)機(jī)波形發(fā)生器發(fā)生碰撞形成一次沖擊.在這個(gè)過程中，跌落試驗(yàn)機(jī)臺(tái)面速度快速減小，并發(fā)生方向改變，開始向上運(yùn)動(dòng)，沖擊放大器安裝底座和沖擊放大器波形發(fā)生器隨跌落試驗(yàn)機(jī)臺(tái)面向上運(yùn)動(dòng)；沖擊放大器臺(tái)面在懸掛彈簧作用下繼續(xù)減速向下運(yùn)動(dòng).當(dāng)參數(shù)設(shè)計(jì)合理時(shí)，沖擊放大器臺(tái)面將會(huì)與沖擊放大器波形發(fā)生器發(fā)生碰撞形成二次沖擊，實(shí)現(xiàn)沖擊強(qiáng)化試驗(yàn).

1.2 第一次沖擊過程分析

當(dāng)?shù)湓囼?yàn)機(jī)臺(tái)面與跌落試驗(yàn)機(jī)波形發(fā)生器接觸時(shí)，可以將跌落試驗(yàn)機(jī)看作一個(gè)單自由度彈簧質(zhì)量系統(tǒng)[7]，如圖2所示.

圖2 單自由度彈簧質(zhì)量系統(tǒng)Fig.2 Spring mass system with single-degree-of-freedom

(1)

(2)

對式(2)進(jìn)行二階求導(dǎo)可得加速度響應(yīng)為

(3)

(4)

法治宣傳機(jī)關(guān)文化走廊（嘉興市國土資源局） .............................................................................................12-28

令加速度響應(yīng)的振幅為A，則

(2)Two combustion patterns were found and analyzed,namely,single-wave mode and counter-rotating double-wave mode.

(5)

分析可得，過程中質(zhì)體m1運(yùn)動(dòng)滿足

靠近地平線的太陽，像一團(tuán)快要熄滅的火球，幾乎被那些混混沌沌的濃霧同蒸氣遮沒了，讓你覺得它好像是什么密密團(tuán)團(tuán)，然而輪廓模糊、不可捉摸的東西。這個(gè)人單腿立著休息，掏出了他的表，現(xiàn)在是四點(diǎn)鐘，在這種七月底或者八月初的季節(jié)里——他說不出一兩個(gè)星期之內(nèi)的確切的日期——他知道太陽大約是在西北方。他瞧了瞧南面，知道在那些荒涼的小山后面就是大熊湖；同時(shí)，他還知道在那個(gè)方向，北極圈的禁區(qū)界線深入到加拿大凍土地帶之內(nèi)。他所站的地方，是銅礦河的一條支流，銅礦河本身則向北流去，通向加冕灣和北冰洋。他從來沒到過那兒，但是，有一次，他在赫德森灣公司的地圖上曾經(jīng)瞧見過那地方。

1.3 第二次沖擊過程分析

二次沖擊過程可分為沖擊放大器臺(tái)面與沖擊放大器波形發(fā)生器接觸前和接觸后兩部分，令接觸時(shí)刻為t1，接觸后分離時(shí)刻為t2，分析過程如下.

接觸前過程(0

圖3 二次沖擊過程簡化模型Fig.3 Simplified model of secondary impact process

由式(4)、(5)可知，一次沖擊的脈寬與幅值可由跌落試驗(yàn)機(jī)臺(tái)面加沖擊放大器質(zhì)量和m、跌落試驗(yàn)機(jī)波形發(fā)生器剛度k以及跌落高度h調(diào)節(jié).

(6)

令z=x2-x1，則

(7)

在振動(dòng)理論中，杜哈梅積分(Duhamel’s integral)[8]是求解線性系統(tǒng)在任意外載激勵(lì)下響應(yīng)的一種方法，利用杜哈梅積分可解得相對位移響應(yīng)為

sin[ωd1(t-τ)]dτ

(8)

(9)

沖擊載荷作用時(shí)間很短，在系統(tǒng)產(chǎn)生最大位移之前，阻尼因素(c1、c2)所吸收的能量很少，因此，沖擊載荷作用下的計(jì)算，一般不計(jì)阻尼的影響.

當(dāng)ωn1≠ω時(shí)，可解得相對位移響應(yīng)為

從“你買不了吃虧，你買不了上當(dāng)”這種用法中的賓語入手，“吃虧、上當(dāng)”都帶有[+自主]、[+貶義]、[+獲得]、[+抽象]的語義特征。但是為何帶有同樣語義特征的“傷心、失望”等詞不能進(jìn)入這個(gè)格式呢？如：*你買不了傷心。*你買不了失望。那帶有[-貶義]語義特征的詞“幸福、愛情”能進(jìn)入這個(gè)格式又該如何解釋？恐怕還不能解答這個(gè)問題。

(10)

因此，未來的企業(yè)發(fā)展要贏得市場，就要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)企業(yè)發(fā)展的固有思路，立足于企業(yè)品牌形象的“畫像”，打造自身特色品牌價(jià)值。

對式(10)進(jìn)行一階求導(dǎo)可得相對速度響應(yīng)為

人們對美好生活的向往，不僅要有充足的食物，更需要有豐富、安全的食物，更需要有優(yōu)質(zhì)的食物，更需要有自己喜歡的、舒適的環(huán)境，不能每人都穿著航空服，吃著所謂的“有機(jī)食品”，這樣真的幸福嗎？充滿污染的土壤、水、空氣、還有人為增加的那些化學(xué)品，還能生產(chǎn)出有機(jī)食品，誰信呀！

(11)

對式(11)進(jìn)行一階求導(dǎo)可得相對加速度響應(yīng)為

如前所述，耦合度只能說明各子系統(tǒng)相互作用程度的強(qiáng)弱，卻無法反映協(xié)調(diào)發(fā)展水平的高低。因此，引入耦合協(xié)調(diào)度模型，用來揭示經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)間的同步性、有序性，同時(shí)也反映系統(tǒng)間動(dòng)態(tài)、平衡發(fā)展?fàn)顟B(tài)，能更好地評判城市化和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)交互作用的整體協(xié)調(diào)程度。[19]

(12)

由于z=x2-x1，則有

綜觀以上三類的內(nèi)在聯(lián)系，我們發(fā)現(xiàn)，第一類的VP趨于客觀真實(shí)描寫，到第二類和第三類趨于主觀虛擬，而且在這三類中VP對A性狀的說明由受句子語境的限制逐步往擺脫語境限制方向發(fā)展，第一類和第二類VP和A的關(guān)系還比較緊密，VP所說明的A不能隨意替換，第三類VP和A的關(guān)系則趨于自由，VP所說明的A不局限于我們例句中有限的例子，而是在實(shí)際使用中可以拓展。目前第三類“A到VP”中VP表A程度的用法是這三類中用得最多的，它的發(fā)展恰恰體現(xiàn)了該結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢。

(13)

(14)

當(dāng)z(t1)=Δx時(shí)，二次沖擊發(fā)生，且為使碰撞過程增益最大化，應(yīng)當(dāng)在激勵(lì)正波作用結(jié)束后發(fā)生二次碰撞，則有

(15)

(16)

沖擊放大器臺(tái)面與跌落試驗(yàn)機(jī)臺(tái)面相對速度響應(yīng)為

(17)

對于無阻尼情況，可解得相對位移響應(yīng)為

(18)

就建筑產(chǎn)品物料質(zhì)量而言，BIM模型存儲(chǔ)了大量的建筑構(gòu)件、設(shè)備信息，通過BIM軟件集成平臺(tái)，從物料采購部、管理層到施工人員個(gè)體均可快速查找所需要的材料，構(gòu)配件信息、規(guī)格、材質(zhì)、尺寸等要求一目了然，并可根據(jù)BIM模型跟蹤現(xiàn)場使用的產(chǎn)品，是否符合設(shè)計(jì)要求。通過先進(jìn)測量技術(shù)及工具的幫助，可對現(xiàn)場施工作業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行跟蹤記錄，分析掌握現(xiàn)場施工的不確定性因素，避免不良后果的出現(xiàn)，監(jiān)控工程質(zhì)量（見圖2）。

對式(16)進(jìn)行一階求導(dǎo)可得相對速度響應(yīng)為

父親什么時(shí)候回來的，我不知道。第二天我醒的時(shí)候，父親坐在床邊，問我昨晚的事，我只好如實(shí)說了。他對我講，不能把這事再告訴任何人，包括祖父。我說為啥啊。“如果別人知道了，咱家的糧食就不夠吃了，就要挨餓，懂嗎？”我沒有說話，堅(jiān)定地點(diǎn)了點(diǎn)頭。

(19)

對式(12)進(jìn)行一階求導(dǎo)可得相對加速度響應(yīng)為

(20)

(21)

(22)

接觸后過程(t2

(23)

(24)

由上述分析可知，整個(gè)沖擊過程沖擊放大器臺(tái)面與跌落試驗(yàn)機(jī)臺(tái)面相對位移響應(yīng)為

可解得

(25)

在t=t1時(shí)刻，沖擊放大器臺(tái)面與沖擊放大器波形發(fā)生器接觸，接觸期間(t1

(26)

沖擊放大器臺(tái)面絕對加速度響應(yīng)為

(27)

2 實(shí)例計(jì)算分析

2.1 計(jì)算參數(shù)

沖擊放大器臺(tái)面質(zhì)量為40 kg，沖擊放大器安裝底座質(zhì)量為40 kg.跌落試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)面質(zhì)量為1 000 kg.波形發(fā)生器靜態(tài)剛度為1.441 kN/mm；懸掛彈簧剛度為0.38 kN/mm；沖擊放大器臺(tái)面與波形發(fā)生器安裝距離為0.01 m[9-10].

自考本科錄取的學(xué)生成分比較復(fù)雜，學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)能力差異較大。傳統(tǒng)的自考教育教學(xué)方式漠視不同學(xué)生的個(gè)性差異，不關(guān)注學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需要，造成部分學(xué)生厭學(xué)、多次重復(fù)學(xué)習(xí)及補(bǔ)考、可持續(xù)發(fā)展能力不強(qiáng)等問題，制約了自考本科教育的快速發(fā)展。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來，信息化技術(shù)迅猛發(fā)展，為個(gè)性化學(xué)習(xí)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。因此，利用信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)資源，進(jìn)行基于個(gè)性化學(xué)習(xí)的線上線下混合式教學(xué)模式探索就成為當(dāng)前自考本科教育教學(xué)改革的新嘗試。

2.2 載荷施加

二次沖擊過程在一次沖擊發(fā)生后發(fā)生，并且以一次沖擊的輸出為二次沖擊過程的輸入.為簡化計(jì)算過程，選取加速度設(shè)計(jì)譜值為250g、速度設(shè)計(jì)譜值V0為6 m/s、位移設(shè)計(jì)譜值D0為0.043 m作為二次沖擊輸入進(jìn)行計(jì)算.根據(jù)德國軍標(biāo)BV043-85中對設(shè)備沖擊考核環(huán)境的相關(guān)規(guī)定，可以將三個(gè)設(shè)計(jì)譜值轉(zhuǎn)換為加載波形，如圖4所示.

相比于社會(huì)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，高校反應(yīng)速度顯然要慢一些。更為嚴(yán)重的是，高校往往以理論教學(xué)為主，而跨境電商對技能操作的要求非常高。各高校積極辦跨境電商專業(yè)，形勢很好，但跨境電商專業(yè)教學(xué)仍存在諸多不足。解決不了這些不足，就無法提供最優(yōu)的教學(xué)，也很難培養(yǎng)合格的跨境電商人才。

圖4 加載波形Fig.4 Loading waveform

2.3 計(jì)算結(jié)果分析

2.3.1 時(shí)域歷程描述方法分析

按照本文建立的模型和參數(shù)設(shè)置進(jìn)行仿真計(jì)算，加速度響應(yīng)曲線如圖5所示.

圖5 底座與臺(tái)面加速度對比Fig.5 Acceleration comparison between base and table-board

由圖5可知，沖擊放大器臺(tái)面的加速度曲線為沖擊放大器輸出的沖擊加速度曲線，沖擊放大器底座的加速度曲線為沖擊放大器輸入的沖擊加速度曲線.輸入的加速度曲線呈半正弦波形，在加載結(jié)束后保持為0.輸出的加速度曲線整體呈正弦振蕩形式，但其在0.006～0.008 s之間出現(xiàn)一個(gè)突增的小尖峰，峰值為11 883 m/s2，放大了9.5倍.這個(gè)小尖峰的形成是由于突然增加的外力導(dǎo)致的，根據(jù)二次沖擊過程分析可知，這個(gè)突然增加的外力來源于沖擊放大器臺(tái)面與波形發(fā)生器的碰撞，即整個(gè)試驗(yàn)過程的二次沖擊.因此可以確定二次沖擊發(fā)生在0.006 s，且持續(xù)了0.002 s.在0.008 s時(shí)，突增的小尖峰結(jié)束，表明沖擊放大器臺(tái)面與波形發(fā)生器分離，二次沖擊結(jié)束.沖擊放大器臺(tái)面繼續(xù)振蕩，并在阻尼的作用下衰減直至停止.

由以上分析可知，二次沖擊發(fā)生在0.006～0.008 s之間.因此，沖擊放大器各部分在沖擊作用下的位移響應(yīng)，可以將整個(gè)仿真過程分為二次沖擊前、二次沖擊期間和二次沖擊后三個(gè)過程.沖擊放大器底座和臺(tái)面位移響應(yīng)曲線如圖6、7所示.

圖6 底座與臺(tái)面位移對比Fig.6 Displacement comparison between base and table-board

圖7 底座與臺(tái)面相對位移Fig.7 Relative displacement between base and table-board

結(jié)合圖6、7可知，二次沖擊前底座位移曲線先減小后增大，且減小的趨勢逐漸減小，增大的趨勢逐漸增大，在0.001 s附近取得最小值，最小值為-0.001 m.表明沖擊放大器底座在一次沖擊發(fā)生后，由于慣性先向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在一次沖擊作用下，隨著時(shí)間增加，一次沖擊對沖擊放大器底座輸入能量越多，沖擊放大器底座向下運(yùn)動(dòng)的趨勢逐漸減小，0.001 s時(shí)開始向上運(yùn)動(dòng)直至0.006 s時(shí)發(fā)生二次沖擊.二次沖擊前臺(tái)面位移曲線先減小后增大，且減小的趨勢逐漸減小，增大的趨勢逐漸增大.在0.005 s附近取得最小值，最小值為-0.003 m.臺(tái)面底座相對位移曲線逐漸減小，且減小的趨勢逐漸增大.表明沖擊放大器臺(tái)面在一次沖擊發(fā)生后，由于慣性繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，且相對于底座向下運(yùn)動(dòng)，在該過程中，臺(tái)面懸掛彈簧開始被拉伸，限制臺(tái)面繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng).在臺(tái)面懸掛彈簧作用下，沖擊放大器臺(tái)面向下運(yùn)動(dòng)的趨勢逐漸減小，0.005 s時(shí)開始向上運(yùn)動(dòng)直至0.006 s時(shí)發(fā)生二次沖擊.

在二次沖擊期間，底座位移曲線和臺(tái)面位移曲線均逐漸增加，其中底座位移曲線增加趨勢基本保持不變，臺(tái)面位移曲線增加趨勢變大.臺(tái)面底座相對位移曲線先減少后增加，在0.007 s左右取得最小值，最小值為-0.01 m，且減少趨勢逐漸減小，增加趨勢逐漸增大.這表明在0.006 s時(shí)，沖擊放大器臺(tái)面和沖擊放大器波形發(fā)生碰撞，慣性臺(tái)面繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng).波形發(fā)生器開始被壓縮，限制臺(tái)面繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，在臺(tái)面懸掛彈簧和波形發(fā)生器共同作用下，沖擊放大器臺(tái)面相對于沖擊放大器底座向下運(yùn)動(dòng)的趨勢逐漸減小，0.007 s時(shí)相對于沖擊放大器底座開始向上運(yùn)動(dòng).此時(shí)，沖擊放大器臺(tái)面在臺(tái)面懸掛彈簧和波形發(fā)生器回復(fù)力作用下，向上運(yùn)動(dòng)趨勢逐漸增大.在0.008 s時(shí)沖擊放大器臺(tái)面和波形發(fā)生器分離.由圖7可知，在二次沖擊發(fā)生的初始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻，臺(tái)面底座相對位移值為-0.01 m，這表明沖擊放大器臺(tái)面與波形發(fā)生器之間安裝距離為0.01 m，這與實(shí)際情況相符.在二次沖擊后，底座位移曲線先增加然后趨于穩(wěn)定，這是因?yàn)闆_擊放大器底座隨跌落試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)面一起被強(qiáng)制約束.由于沖擊放大器臺(tái)面與臺(tái)面懸掛彈簧組合成一個(gè)彈簧質(zhì)量系統(tǒng)，因此臺(tái)面位移曲線在二次沖擊發(fā)生后呈自由振蕩形式，在阻尼作用下衰減至靜止.

2.3.2 沖擊響應(yīng)譜描述方法分析

將沖擊放大器臺(tái)面和底座的加速度數(shù)據(jù)做沖擊譜，如圖8所示.由圖8可知，沖擊放大器底座沖擊響應(yīng)譜描述的是沖擊放大器輸入沖擊環(huán)境，沖擊放大器臺(tái)面沖擊響應(yīng)譜描述的是沖擊放大器輸出沖擊環(huán)境，可得輸入沖擊環(huán)境的等速度譜值為5.2 m/s，等加速度譜值為250g，與設(shè)計(jì)譜值基本一致.輸出沖擊環(huán)境的等速度譜值為10.5 m/s，等加速度譜值為1 400g.在實(shí)際工程中，一般以等速度譜值為考核要求.因此，從等速度譜值來看，沖擊環(huán)境經(jīng)過沖擊放大器放大了2.01倍；從等加速度譜值來看，沖擊環(huán)境經(jīng)過沖擊放大器放大了5.6倍.

例13是習(xí)近平在會(huì)見中國國民黨榮譽(yù)主席連戰(zhàn)一行時(shí)談到臺(tái)灣海峽兩岸中國人應(yīng)該共同努力推動(dòng)兩岸關(guān)系和平發(fā)展時(shí)所講，使用了臺(tái)灣民眾熟悉而親近的語言，譯文在譯“眾人拾柴火焰高”時(shí)采取的是保留原文化痕跡的直譯方式，體現(xiàn)的是一種兩岸中國人共同的價(jià)值取向及觀念認(rèn)同。

圖8 臺(tái)面和底座沖擊響應(yīng)譜對比Fig.8 Comparison of impact response spectrum between table-board and base

3 結(jié) 論

本文通過分析得出以下結(jié)論：

1) 本文提出一種能夠強(qiáng)化沖擊環(huán)境的試驗(yàn)方法.該方法能夠在現(xiàn)有抗沖擊考核試驗(yàn)基礎(chǔ)上強(qiáng)化沖擊環(huán)境，提供更加嚴(yán)酷的考核條件，并對試驗(yàn)過程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，得出了強(qiáng)化沖擊試驗(yàn)全過程的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)理論解，為分析多過程碰撞振動(dòng)系統(tǒng)提供了參考.

2) 通過實(shí)例計(jì)算，進(jìn)一步驗(yàn)證了該試驗(yàn)方法的有效性.計(jì)算結(jié)果顯示，以時(shí)間歷程描述方法分析了加速度峰值描述的沖擊環(huán)境特性，加速度峰值放大了9.5倍.以沖擊響應(yīng)譜描述方法分析了偽速度譜描述的沖擊環(huán)境特性，等速度譜值放大了2.01倍，等加速度譜值放大了5.6倍.