振動(dòng)試驗(yàn)方法介紹
1.1振動(dòng)測(cè)試
環(huán)境振動(dòng)測(cè)試中，振動(dòng)測(cè)量包括兩類：
一是對(duì)引起噪聲輻射的物體振動(dòng)測(cè)量；
二是對(duì)環(huán)境振動(dòng)測(cè)量。
最常使用振動(dòng)方式可分為正弦振動(dòng)(Sine vibration)及隨機(jī)振動(dòng)(Random vibration)兩種
1.2 振動(dòng)試驗(yàn)工程背景
a：現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的制作工藝越來(lái)越復(fù)雜
b：產(chǎn)品的使用范圍越來(lái)越廣
c：復(fù)合材料的應(yīng)用越來(lái)越多
d：產(chǎn)品的可靠性要求越來(lái)越高
1.3 振動(dòng)試驗(yàn)?zāi)康?/span>
a：研制試驗(yàn)：用于確定裝備的特性，暴露設(shè)計(jì)和構(gòu)造的不足及評(píng)價(jià)糾正措施
b：鑒定試驗(yàn)：確定裝備是否滿足特定環(huán)境要求
c：功能試驗(yàn)：驗(yàn)證裝備暴露在最惡劣的運(yùn)行環(huán)境條件下是否能正常工作
d：耐久試驗(yàn)：對(duì)環(huán)境壽命周期高精度的模擬
e：可靠性試驗(yàn)：獲得裝備失效率的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,試驗(yàn)件通常較多
1.4 振動(dòng)控制器
振動(dòng)控制儀的主要技術(shù)指標(biāo)：
正弦振動(dòng)控制：a、頻率范圍
b、頻率穩(wěn)定度
c、掃描功能
d、壓縮的動(dòng)態(tài)范圍
e、測(cè)振指示精度
f、控制精度
隨機(jī)振動(dòng)控制：a、頻率范圍
b、頻率分辨率
c、動(dòng)態(tài)范圍
d、均衡精度
e、回路時(shí)間
1.5振動(dòng)臺(tái)
（1）機(jī)械式振動(dòng)臺(tái)
直接作用式：凸輪驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)
慣性式：偏心質(zhì)量塊旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作為激振力
優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低廉、工作可靠、載荷和推力大
缺點(diǎn)：工作頻率范圍窄，加速度失真較大?？蓾M足試驗(yàn)方法中低頻段試驗(yàn)要求
（2）電液式振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)
原理：通過(guò)能量轉(zhuǎn)換裝置，將油泵流出的高壓流體的能量轉(zhuǎn)換成激振力
優(yōu)點(diǎn)：下限頻率低，易于實(shí)現(xiàn)大推力，載荷重，位移大
缺點(diǎn)：設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格昂貴，對(duì)基礎(chǔ)要求高?？蓾M足試驗(yàn)方法中低、中頻段的試驗(yàn)要求
（3）電動(dòng)式振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)
原理：恒定磁場(chǎng)和位于磁場(chǎng)中通有一交變電流的線圈相互作用，產(chǎn)生激振力
優(yōu)點(diǎn)：工作頻帶寬，振動(dòng)波形好，易于自動(dòng)控制，操作調(diào)節(jié)方便
缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴，載荷和工作臺(tái)面較小?？蓾M足試驗(yàn)要求中5Hz以上的各頻段試驗(yàn)要求
1.6正弦振動(dòng)試驗(yàn)
主要用途：（1）模擬激勵(lì)源是周期函數(shù)的振動(dòng)
（2）搜尋結(jié)構(gòu)共振頻率
（3）考核試件的疲勞強(qiáng)度
（4）與隨機(jī)振動(dòng)疊加產(chǎn)生模擬實(shí)際環(huán)境的振動(dòng)（SOR－直升機(jī)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙）
1.7 正弦振動(dòng)試驗(yàn)—分類
（1）定頻正弦振動(dòng)試驗(yàn)：正弦振動(dòng)頻率始終不變的試驗(yàn)叫定頻正弦振動(dòng)試驗(yàn)
（2）掃頻正弦振動(dòng)試驗(yàn)：正弦掃頻試驗(yàn)中頻率將按一定的規(guī)律發(fā)生變化，而振動(dòng)量級(jí)是頻率的函數(shù)
正弦掃描搜尋找共振頻率，在共振頻率定頻駐留，考核疲勞強(qiáng)度。
1.8 隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)方法
隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)特點(diǎn)：為什么隨機(jī)信號(hào)能控制
a、所有試驗(yàn)頻率成分同時(shí)激振而且在各頻率的輸入振幅是隨機(jī)變化的
b、從時(shí)間軸上看，隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)為多次瞬間隨機(jī)振動(dòng)的疊加，從試驗(yàn)曲線上看，測(cè)點(diǎn)響應(yīng)曲線的每一幀都不同
c、數(shù)學(xué)模型更為復(fù)雜，控制設(shè)備要求較高
d、更加符合真實(shí)環(huán)境激勵(lì)
隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)應(yīng)用范圍：
a、模擬車輛實(shí)際行駛過(guò)程中受到的振動(dòng)
b、模擬地震時(shí)的振動(dòng)
c、模擬飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)
d、模擬流體的紊流引發(fā)的振動(dòng)
1.9 隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)方法
隨機(jī)振動(dòng)假設(shè)：平穩(wěn)、各態(tài)歷經(jīng)、高斯分布
平穩(wěn)---統(tǒng)計(jì)特性與時(shí)間無(wú)關(guān)
各態(tài)歷經(jīng)---每個(gè)子樣可以代表過(guò)程的統(tǒng)計(jì)特性
高斯分布---瞬時(shí)加速度值的概率密度函數(shù)符合高斯分布
嚴(yán)酷等級(jí)---頻率范圍、加速度譜密度、總均方根、持續(xù)時(shí)間
隨機(jī)振動(dòng)中的計(jì)算：
隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)條件的設(shè)置：
頻率范圍－－輸入試驗(yàn)頻率的上下限
分辨率 －－最大頻率與譜線數(shù)之比
自由度數(shù)－－統(tǒng)計(jì)中獨(dú)立變量的個(gè)數(shù)
譜設(shè)置 －－按照試驗(yàn)規(guī)范將譜型輸入至控制器
容差設(shè)置－－推薦報(bào)警限為±3dB與中斷限±6dB
1.10 混合振動(dòng)試驗(yàn)方法
模擬真實(shí)的工作環(huán)境－－寬帶隨機(jī)＋正弦和或/窄帶隨機(jī)
（1）正弦疊加隨機(jī)振動(dòng)（SOR）
（2）隨機(jī)疊加隨機(jī)振動(dòng)（ROR）
（3）正弦疊加隨機(jī)再疊加隨機(jī)振動(dòng)（SROR）
特點(diǎn)：
SROR 模式下，寬帶隨機(jī)的振動(dòng)量級(jí)較小，窄帶隨機(jī)和正弦振動(dòng)量級(jí)較大
ROR 模式下，可用實(shí)現(xiàn)輸出較小的激振力進(jìn)行較大量級(jí)的振動(dòng)
應(yīng)用范圍：
a、適合模擬復(fù)雜激勵(lì)下的振動(dòng)試驗(yàn)
b、可分段完成的大量級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)
1.11沖擊試驗(yàn)方法
沖擊環(huán)境來(lái)自于彈性體之間的機(jī)械撞擊
沖擊環(huán)境：
a、運(yùn)輸過(guò)程中的隨機(jī)性彈跳沖擊
b、操作過(guò)程中的意外敲擊、震搖、跌落
c、利用沖擊能的受控沖擊環(huán)境
d、化學(xué)能或其他能量的突然釋放
沖擊試驗(yàn)中的等效損傷原則
電工電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和性能穩(wěn)定性與產(chǎn)品響應(yīng)的應(yīng)力直接相關(guān)。--在彈性極限內(nèi)，產(chǎn)品受到的應(yīng)力相同，其變形相同，所以表現(xiàn)的故障也相同。
沖擊故障類型
a）結(jié)構(gòu)變形
b）安裝松動(dòng)產(chǎn)生裂紋甚至斷裂
c）電氣連接松動(dòng)，接觸不良，使得產(chǎn)品工作性能不穩(wěn)定。
d）產(chǎn)品內(nèi)部各單元的相對(duì)位置發(fā)生變化，造成性能下降，甚至元器件破裂，使其無(wú)法工作。
1.12振動(dòng)試驗(yàn)方法
試驗(yàn)條件的獲取：實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、類似產(chǎn)品、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
常用標(biāo)準(zhǔn)：
軍工產(chǎn)品：GJB150、MIL－STD－810F
電子產(chǎn)品：GB/T2423、IEC60068
汽車零部件：ISO16750、GM3127
軌道交通：IEC61373、TB3058
包裝運(yùn)輸：GB/T4857、ASTM、ISTA
振動(dòng)試驗(yàn)的共性問(wèn)題
邊界條件的模擬：
（1）正確模擬邊界條件，才能保證試驗(yàn)的正確性－夾具
（2）激勵(lì)試驗(yàn)時(shí)不需模擬實(shí)際邊界條件－ESS
傳感器的安裝位置：
控制點(diǎn)－－夾具上試件與夾具的結(jié)合面，靠近固定點(diǎn)。
測(cè)量點(diǎn)－－試件上剛度較大的位置，避免局部薄壁振動(dòng)。
振動(dòng)、溫度與濕度的綜合－－模擬工作環(huán)境、溫度引起材料性能的改變、振動(dòng)傳遞特性變化
溫度與振動(dòng)綜合－－傳感器靈敏度變化的影響
多維振動(dòng)試驗(yàn)－－更加真實(shí)模擬實(shí)際環(huán)境