振动试验方法介绍

1.1振动测试

环境振动测试中，振动测量包括两类：

一是对引起噪声辐射的物体振动测量；

二是对环境振动测量。

常使用振动方式可分为正弦振动(Sine vibration)及随机振动(Random vibration)两种

1.2 振动试验工程背景

a：现代工业产品的制作工艺越来越复杂

b：产品的使用范围越来越广

c：复合材料的应用越来越多

d：产品的可靠性要求越来越高

1.3 振动试验目的

a：研制试验：用于确定装备的特性，暴露设计和构造的不足及评价纠正措施

b：鉴定试验：确定装备是否满足特定环境要求

c：功能试验：验证装备暴露在恶劣的运行环境条件下是否能正常工作

d：耐久试验：对环境寿命周期高精度的模拟

e：可靠性试验：获得装备失效率的统计规律,试验件通常较多

1.4 振动控制器

振动控制仪的主要技术指标：

正弦振动控制：a、频率范围

b、频率稳定度

c、扫描功能

d、压缩的动态范围

e、测振指示精度

f、控制精度

随机振动控制：a、频率范围

b、频率分辨率

c、动态范围

d、均衡精度

e、回路时间

1.5振动台

（1）机械式振动台

直接作用式：凸轮驱动工作台

惯性式：偏心质量块旋转产生的离心力作为激振力

优点：价格低廉、工作可靠、载荷和推力大

缺点：工作频率范围窄，加速度失真较大。可满足试验方法中低频段试验要求

（2）电液式振动试验台

原理：通过能量转换装置，将油泵流出的高压流体的能量转换成激振力

优点：下限频率低，易于实现大推力，载荷重，位移大

缺点：设备复杂，价格昂贵，对基础要求高。可满足试验方法中低、中频段的试验要求

（3）电动式振动试验台

原理：恒定磁场和位于磁场中通有一交变电流的线圈相互作用，产生激振力

优点：工作频带宽，振动波形好，易于自动控制，操作调节方便

缺点：结构复杂，价格较贵，载荷和工作台面较小。可满足试验要求中5Hz以上的各频段试验要求

1.6正弦振动试验

主要用途：（1）模拟激励源是周期函数的振动

（2）搜寻结构共振频率

（3）考核试件的疲劳强度

（4）与随机振动叠加产生模拟实际环境的振动（SOR－直升机、汽车发动机舱）

1.7 正弦振动试验—分类

（1）定频正弦振动试验：正弦振动频率始终不变的试验叫定频正弦振动试验

（2）扫频正弦振动试验：正弦扫频试验中频率将按一定的规律发生变化，而振动量级是频率的函数

正弦扫描搜寻找共振频率，在共振频率定频驻留，考核疲劳强度。

1.8 随机振动试验方法

随机振动试验特点：为什么随机信号能控制

a、所有试验频率成分激振在各频率的输入振幅是随机变化的

b、从时间轴上看，随机振动试验为多次瞬间随机振动的叠加，从试验曲线上看，测点响应曲线的每一帧都不同

c、数学模型更为复杂，控制设备要求较高

d、更加符合真实环境激励

随机振动试验应用范围：

a、模拟车辆实际行驶过程中受到的振动

b、模拟地震时的振动

c、模拟飞行器发动机运行时的振动

d、模拟流体的紊流引发的振动

1.9 随机振动试验方法

随机振动假设：平稳、各态历经、高斯分布

平稳---统计特性与时间无关

各态历经---每个子样可以代表过程的统计特性

高斯分布---瞬时加速度值的概率密度函数符合高斯分布

严酷等级---频率范围、加速度谱密度、总均方根、持续时间

随机振动中的计算：

随机振动试验条件的设置：

频率范围－－输入试验频率的上下限

分辨率 －－大频率与谱线数之比

自由度数－－统计中独立变量的个数

谱设置 －－按照试验规范将谱型输入至控制器

容差设置－－推荐报警限为±3dB与中断限±6dB

1.10 混合振动试验方法

模拟真实的工作环境－－宽带随机＋正弦和或/窄带随机

（1）正弦叠加随机振动（SOR）

（2）随机叠加随机振动（ROR）

（3）正弦叠加随机再叠加随机振动（SROR）

特点：

SROR 模式下，宽带随机的振动量级较小，窄带随机和正弦振动量级较大

ROR 模式下，可用实现输出较小的激振力进行较大量级的振动

应用范围：

a、适合模拟复杂激励下的振动试验

b、可分段完成的大量级振动试验

1.11冲击试验方法

冲击环境来自于弹性体之间的机械撞击

冲击环境：

a、运输过程中的随机性弹跳冲击

b、操作过程中的意外敲击、震摇、跌落

c、利用冲击能的受控冲击环境

d、化学能或其他能量的突然释放

冲击试验中的等效损伤原则

电工电子产品的结构强度和性能稳定性与产品响应的应力直接相关。--在弹性极限内，产品受到的应力相同，其变形相同，表现的故障也相同。

冲击故障类型

a）结构变形

b）安装松动产生裂纹甚至断裂

c）电气连接松动，接触不良，使得产品工作性能不稳定。

d）产品内部各单元的相对位置发生变化，造成性能下降，甚至元器件破裂，使其无法工作。

1.12振动试验方法

试验条件的获取：实测数据、类似产品、相关标准

常用标准：

jungong产品：GJB150、MIL－STD－810F

电子产品：GB/T2423、IEC60068

汽车零部件：ISO16750、GM3127

轨道交通：IEC61373、TB3058

包装运输：GB/T4857、ASTM、ISTA

振动试验的共性问题

边界条件的模拟：

（1）正确模拟边界条件，才能保证试验的正确性－夹具

（2）激励试验时不需模拟实际边界条件－ESS

传感器的安装位置：

控制点－－夹具上试件与夹具的结合面，靠近固定点。

测量点－－试件上刚度较大的位置，避免局部薄壁振动。

振动、温度与湿度的综合－－模拟工作环境、温度引起材料性能的改变、振动传递特性变化

温度与振动综合－－传感器灵敏度变化的影响

多维振动试验－－更加真实模拟实际环境