衝撃加速度波形の作用時間が製品に与える影響

製品が落下や衝突することにより、衝撃加速度が発生し、製品破損に直結しています。ここでは、衝撃加速度の作用時間が、製品に与える影響を見ていきます。

作用時間とは、図1にある衝撃波形の持続時間のことを意味しています。このとき、作用時間が短い場合と長い場合で製品がどのように応答するかを考えます。ここでは、製品を１自由度のバネマス系（図2)とし、その固有振動数を50Hzと設定します。この系に下側から、最大加速度100G-作用時間5ms、最大加速度100G-作用時間10msと最大加速度100G-作用時間40msの正弦半波衝撃パルスが発生した場合に、系がどのような応答を示すかを数値解析します。このような数値解析は、衝撃応答解析と呼ばれ、専用ソフトウェアによって実行できます。

それぞれの解析結果を図3～5に示します（減衰率0.05設定）。図中の赤線が入力加速度で、紫色が系（図2)の応答加速度となります。これより、作用時間5msの場合、応答最大加速度は約87Gとなり、10ms時は約146G、40ms時は約121Gとなっています。このように入力加速度が同じであっても、作用時間が異なれば、製品に対する影響は変化することがわかります。なお、今回の解析結果は固有振動数50Hzの系に対する結果であり、固有振動数が変化すると結果は異なります。

今回紹介した衝撃応答解析では、１つの系に対する応答加速度波形を算出しましたが、様々な固有振動数に対する応答加速度最大値を示す指標として、衝撃応答スペクトル解析があります。

衝撃応答解析実行ツール

衝撃応答解析や衝撃応答スペクトル解析が実行できる装置として、加速度計測システムショックマネージャがあります。