矩形脉冲激励下悬挂式弹簧系统冲击特性的研究

王 蕾，陈安军，2

（1.江南大学 包装工程系，江苏 无锡 214122；2.国家轻工业包装制品质量监督检测中心，江苏 无锡 214122）

以弹簧作为减振缓冲元件将包装件悬吊于外包装容器内，构成悬浮式缓冲包装，特别适用脆值较低的精密仪器设备，如大型电子管、制导装置等，使得产品在多个方向都能得到缓冲保护［1］。已有研究表明，悬挂弹簧的几何非线性减振效果优于弹簧线性系统。吴晓等探讨了悬挂弹簧减振系统自振以及在基础位移作用下的振动特性［2-3］。徐筱［4］对悬浮式缓冲包装系统的振动与冲击特性进行了初步探讨，但未明确提出该系统几何非线性特性的作用。现有的有关悬挂式弹簧系统研究主要集中在探讨系统自振特性及其影响因素的分析，而对冲击特性的分析未见报道。

包装动力学研究的非线性［5］缓冲包装系统多指缓冲材料本身的非线性。已有的有关系统冲击特性分析及评价［6-8］主要针对材料的非线性，而未涉及到结构的变化而引起的几何非线性问题。

本文以悬挂式弹簧系统作为研究对象，建立系统在矩形脉冲激励下的无量纲冲击动力学方程，以系统的响应加速度峰值与脉冲激励幅值之比作为响应指标，以悬挂角度和脉冲激励时间作为变量，利用四阶龙格-库塔法求解动力学方程，构建系统的三维冲击谱，讨论系统的脉冲激励时间、悬挂角度以及系统阻尼等对系统冲击谱的影响规律，进而为悬挂式弹簧缓冲减振系统的设计提供理论参考。……