第30卷第2期 2017年2月
传感技术学报
CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS
Vol. 30No.2 Feb.2017
Structural Analysis of Micro-Accelerometer Under Blast and Impact Load
LIUBo,YANGLiming,LI Dongjie
( Institute of Electronics Enginering of China Academy of Engineering Phyxics, Mianyng Sichuan 621900, Chine)
Abstract : For the application of micro-accelerometer in the measurement of blast and impact load,the sensor's static and impact structural response are analyzed by theoretical method and finite element analysis. Under static load, the max stress on the beam would exceed the allowable stress which will lead to the rupture of the accelerometer. In the working direction of accelerometer,the half-sine shock pulses with the same peak ( 15 × 10° g, ) and different semi-period (5 μs, 10 μs ,20 μs,40 μs) are added to the mass of the sensor.The cantilever will break under the shock whose semi-period is 5 μs,10 μs and 20 μsbecause of the stress centralization. The max stress on the sensor exceeds the allowable stress under a static load of 15x10 g,, which will lead to the rupture of the acecelerometer. Under a shock load whose peak is 15x10° g, and semi period is 30 μs,the stress of the sensor's fixed end is 334 MPa that may cause the fracture of the sensor. The sensor will also break under the shock load with the peak is 15x10' g, and the semi-period is 5 μs,10 μs ,20 μsfor the fixed end's stress exceeds the allowable stress. The smaller the period is , the bigger
ce arises when the structure is loaded by the impact with a cycle of 10 μs for the inherent
of stress is. The resonano
cycle is 9.5 μs ,which leads to a increase of the stress. The analysis of structure response of accelerometerunder shock
pulse offers theoretical according for the structural design and the construe of reliability of the accelerometer. Key words : impact and vibration ; structural response ; finite element analysis ; modal analysis ; accelerometer
EEACC:7230
doi:10.3969/j.issn.10041699.2017.02.005
爆炸冲击条件下的加速度传感器结构分析*
刘波，杨黎明·，李东杰
（中国工程物理研究院电子工程研究所，四川绵阳621900）
摘要：针对加速度传感器在爆炸与冲击测试中的应用，从理论与有限元伤真出发，分析传感器结构的静态响应与冲击响应。在15.4x10*&，的静态载荷下，传感器结构最大应力超过材料的许用应力，将会发生结构断裂。在静态载荷下，加速度传
感器在15.4×10*
。的冲击加速度载荷下结构最大应
向上施加幅值为为30μ
10μs.20
的冲主载荷
半周期为
固定端处应
冲击下，将会出现断裂。大体上，冲击载荷的周期
，将会发生结构断裂。在加速度传感器的工作方
的许用质无
冲击载荷。在幅值为15x10*g、半周期
半周期为5us
亲梁在率周期为5
8、20 μs的
由于传感器固有周期为9.5u8，加速
度传感器在半周期为10的冲击载荷下出现谐振，固定端处应力变大集中加剧。分析加速度传感器在冲击载荷下的结构响
应为传感器的结构设计与具体应用时的可靠性分析提供了理论依据。关键词：冲击振动；结构响应；有限元分析；模态分析；加速度传感器
中图分类号：0327
文献标识码：A
文章编号：1004-1699(2017)02-0194-06
弹体在侵彻靶标时，弹体内部的电子组件、装药等会受到弹体过载和弹体结构振动所引起的冲击载荷。为了解分析电子组件、装药等的抗冲击特性，就必须测试弹体侵彻靶标过程中的冲击载荷。在实际的爆炸与冲击试验中，通常使用加速度传感器、压力传感器等来测量试验过程中的冲击力与过载加速度[1-2)。
这就要求加速度传感器能够承受爆炸与冲击过程的高频高冲击载荷，中北大学(3)、北京理工大学[4]等研究了加速度传感器在冲击条件下的结构响应和失效类型。在实验室条件下，一般采用Hop-kinson杆[5]或空气炮[6]等对加速度传感器进行冲击加载，Hopkinson杆所产生的加速度脉冲一般在几十
项目来源：中国工程物理研究院电子工程研究所科技创新基金项目（S20161102）
收稿日期：2016-0707
修改日期：2016-08-31