如何计算冲击强度及冲击次数？

1.计算冲击源能量及应力

制品在受冲击负荷时会受到各种类型的冲击源发出的冲击能量，故首先要计算作用于制品上的冲击能量。

1）重物坠落冲击或制品坠落冲击能量：

E=mgH

2）坠落时冲击速度

3）移动物体撞击能量

4）摆锤式冲击能量

E=m×L（coβ-coα）

5）冲击负荷产生的应力及应变近似值

y_i/y_s=σ_i/σ_s=v/（gy_s）1/2各式中，E是冲击能量（J）；m是冲击物质量（kg）；v是冲击速度（m/s）；v₀是冲击物冲击时初始速度（m/s）；g是重力加速度，g=9.8m/s²；y_i、y_s分别是制品受冲击后及静负荷时的变形值（mm）；σ_i、σ_s分别是冲击产生的应力及静负荷时产生的应力（MPa）；L、α、β分别是摆锤冲击时参数，如图6-25所示。

图6-25 摆锤冲击示意图

1—摆锤 2—试样 3—机架 4—扬臂

2.计算冲击强度(www.xing528.com)

冲击强度即为冲击能量与被冲击体的计量单位之比。

1）计量单位为面积

冲击强度=E/A

2）计量单位为破断时宽度

冲击强度=E/L

3）计量单位为单位体积

冲击强度=E/V各式中E是冲击能（kJ或J）；A是破断面积（m²或cm²）；L是破断宽度（cm或m）；N是吸收冲击能量的体积（cm³或m³）。

3.制品抗冲击性计算

制品受冲击负荷时，必定会产生应力及变形。不同的冲击方式使制品承受不同形式的应力及应变，所以在计算时首先要按不同冲击形式算出冲击能量，然后计算或校核冲击强度。

例：有一用HIPS塑料制作的圆形壳体，顶部为周边固定的圆板，直径为300mm，厚度为2.5mm，现有直径为50mm，质量为1kg的重物，从1.5m高度自由坠落冲击壳体顶部中心，试校核其冲击强度并计算可冲击次数。

解：冲击物撞击面积为=19.6cm²

冲击能量=（1×1.5×9.81）J=14.7J

壳体承受冲击的体积=（19.6×0.25）cm³=4.9cm³

壳体单位体积吸收能（14.7÷4.9）J/cm³=3J/cm³

查图6-17曲线可知，该制品一次冲击即破裂，故需重新设计。