Shock-Tests: Half-Sine, Trapez, Sägezahn & SRS

Überblick über g-Peak, Pulsdauer, Geschwindigkeitssprung (Δv), Shock-Response-Spectrum (SRS) sowie gängige Normen und Praxis-Tipps.

Teil der VIB-HUB Wissenssammlung für Schwingungs- und Stoßprüfungen.

Grundlagen & Kennwerte

Ein Stoßpuls wird durch seine Spitzenbeschleunigung (g-Peak), die Pulsdauer (z. B. 6 ms, 11 ms, 20 ms) und den zugehörigen Geschwindigkeitssprung Δv charakterisiert. Die Form (Half-Sine, Trapez, Sägezahn) beeinflusst Δv und die resultierende Belastung empfindlicher Strukturen.

Das Shock-Response-Spectrum (SRS) beschreibt die maximalen Antwortspitzen eines Spektrums gedämpfter Einmassenschwinger über der Eigenfrequenz. Damit lassen sich unterschiedliche Pulsformen vergleichen und Anforderungen spezifizieren.

t a(t) Pulsdauer g-peak
Schematische Half-Sine-Stoßbeschleunigung a(t) mit g-Peak und Pulsdauer. Trapez/Sägezahn unterscheiden sich v. a. im Δv.

Typische Anwendungen

  • Transport- und Falltests (Verpackung, Logistik, Elektronik)
  • Automotive & Aerospace (Pyro-Shock, Landing, Separation)
  • Maschinen-/Anlagenbau (Betriebs- und Fehlerszenarien)
  • Qualifikation nach Normen & Kunden-Spezifikationen

Pulsformen & Auswirkungen

  • Half-Sine: klassisch, gut reproduzierbar; moderates Δv bei gegebener Dauer.
  • Trapez: längere Plateauphase, höheres Δv; nützlich für robuste Komponenten.
  • Sägezahn: asymmetrische Belastung; speziell in herstellerspezifischen Specs.

Tipp: Neben g-Peak immer Pulsdauer und Δv dokumentieren; bei SRS-Spezifikation Dämpfung (z. B. 5 %) und Toleranzbänder angeben.

Normen & Spezifikationen (Auszug)

Dokument Inhalt (Kurz)
MIL-STD-810 (z. B. Method 516/517) Umwelt- & Stoßprüfungen, Profile/Procedures für Militäranwendungen
IEC/EN 60068-2-27 Mechanischer Stoß, Half-Sine/Trapez-Pulse, Parameter & Toleranzen
ISO 2247 / ISTA (Verpackung) Transport-/Falltests, teils stochastisch, stoßähnliche Ereignisse
Hersteller-Spezifikationen Automotive/Aerospace-Spezifikationen (z. B. SRS mit Toleranzen)

SRS – Shock Response Spectrum

Das SRS ergibt sich aus der maximalen Antwort einer Menge gedämpfter Einmassenschwinger auf einen Stoß. Gebräuchlich sind 5 % Dämpfung und logarithmische Frequenzachsen. SRS ist hilfreich, wenn die genaue Pulsform zweitrangig ist, aber die maximale Strukturantwort begrenzt werden soll.

In Spezifikationen werden häufig Toleranzbänder (z. B. ±3 dB) und Mess-/Filtereinstellungen gefordert. Für Re-Runs auf anderen Testsystemen (z. B. Schocktisch vs. Fallturm) bleibt das SRS-Ziel identisch.

Praxis-Hinweise

  • Sensorik: ausreichend Bandbreite, korrekte Montage, Anti-Aliasing, Trigger sauber wählen.
  • Dauer & Δv sind ebenso wichtig wie g-Peak; dokumentiere Toleranz und Reproduzierbarkeit.
  • Bei empfindlichen Resonanzen SRS-Anforderungen bevorzugen (statt nur g-Peak).
  • Klar definierte Abbruchkriterien und Datenhaltung (Rohdaten + Berichte) vereinbaren.