振动试验
振动试验是是模拟产品在运输、安装及使用环境下所遭遇到的各种振动环境影响,用来评定元器件、零部件及整机在预期的运输及使用环境中的抵抗能力。根据产品所承受的环境不同,振动试验分以下种类:
(1). 正弦定频试验
在选定的频率上(可以是共振频率,特定频率,或危险频率)按规定的量值进行正弦振动试验,并达到规定要求的时间。
(2)正弦扫频试验
在规定的频率范围内,按规定的量值以一定的扫描速率由低频到高频,再由高频到低频作为一次扫频,直到达到规定的总次数为止。
(3)窄带随机扫描试验
在规定的频率范围内,用某一中心频率上某一带宽的窄带随机信号作由低频到高频,再由高频到低频的扫描,并达到规定要求的时间。
(4)宽带随机振动试验
在规定的频率范围内,按规定的谱形状和总均方根值(GRMS)作宽带随机振动,并达到规定要求的时间。
(5)宽带随机叠加正弦振动试验
在规定的频率范围内,在随机振动的基础上叠加有若干个频率的正弦振动,按规定量级规定时间完成试验。
(6)宽带随机叠加窄带随机扫描振动试验
在规定的频率范围内,在宽带随机振动的基础上叠加有若干窄带随机峰值,按规定量级规定时间完成试验。
振动试验可以作为单试验,考察包装件的抗振动能力;也可以作为整个试验的一部分,因为经过振动试验以后,包装和产品的物理机械性能都会有所下降,考察包装件振动后,是否能抵抗冲击、跌落等其他因素造成的损害。
较常使用振动方式可分为正弦振动及随机振动两种。
正弦振动是实验室中经常采用的试验方法,以模拟旋转、脉动、震荡(在船舶、飞机、车辆、空间飞行器上所出现的)所产生的振动以及产品结构共振频率分析和共振点驻留验证为主,其又分为扫频振动和定频振动两种,其严苛程度取决于频率范围、振幅值、试验持续时间。
随机振动则以模拟产品整体性结构耐震强度评估以及在包装状态下的运送环境,其严苛程度取决于频率范围、GRMS、试验持续时间和轴向。
参考的测试标准:GB/T 4857.7,ISO 2247,ASTM D999,GB/T 4857.10,ISO 8318,ASTM D3580,GB/T 4857.23,ISO 13355,ASTM D4728等。
有的标准(例如军标)会直接给出,要求按照产品的正常使用环境选定了试验的频率或频率范围;民(商)用标准通常考虑的是产品在运输、储存和使用过程中会遇 到的振动频率。例如车辆上用的设备,主要基波频率可能低到1.5~4Hz之间。在试验频率范围0.1Hz~500Hz时,可使用液压振动台来实 现;500Hz~2000Hz时,则需要使用电动振动台来实现。另外,如今的电动振动台也可达到5Hz~10Hz。
2、振幅及其选择
在正弦振动试验中,其振幅有位移幅值和加速度幅值二种,在实际试验时,有的试验仅给出位移幅值,有的试验同时给出位移幅值和加速度幅值。
1)位移幅值:对IEC标准和国标,其上限频率不超过10Hz;在标和标中,例如电气元件试验方法,在10Hz~55Hz范围内也仅给出一个位移幅值0.75mm(单振幅)。
2)同时给出位移幅值和加速度幅值:产品安装按照实际的振动特点是频率越高加速度越大,频率越低位移幅值越大,并且是随着振动频率的变化不断改变的。对产 品而言,低频主要是位移破坏,高频主要是加速度破坏。低频与高频之间的转换就要应用到交越频率。在IEC标准中有8~9Hz的低交越频率和57~62Hz 的高交越频率,前者主要用于舰船产品试验,后者主要应用于陆用和空用产品的试验。
3、试验的持续时间及其选择
试验的持续时间是描述产品的耐受振动能力的重要参数。对扫频试验一般是以扫频循环数给出;对定频试验,则直接以分钟或小时计算。
IEC和国标对扫频试验给出了1, 2, 5, 15, 20, 50, 100等七个扫频循环数等级;对定频试验给出了10分,30分,1小时,1.5小时,2小时,10小时等六个试验时间等级。标和标则给出了12个 和36个二种扫频循环数等级。主要是综合考虑产品结构、功能、实际的工作时间以及故障恢复等因素。
随机振动试验是任意无规则随机的振动,保证每个频率点都被无规律的振动到。随机振动没有固定的周期,它包含的的频率成分是连续的而不像周期振动那样离散的。我们也常用均方根加速度表示随机振动的强度,还用所谓“加速度功率谱密度”曲线代替频谱曲线表示其频率特性。
随机振动试验主要模拟公路运输环境条件下的环境适应性。
随机振动是一种非确定性振动,当物体作随机振动时,我们预先不可能确定物体上某监测点在未来某个时刻运动参量的瞬时值。因此随机振动和确定性振动有本质的不同,是不能用时间的确定性函数来描述的一种振动现象。随机振动的试验条件(严酷等级)由频率范围、功率谱密度、总均方根加速度和试验持续时间等参数共同确定。
随机振动试验频率范围是指随机信号的有效频率成分的带宽。功率谱密度是指每单位频率上的能量。总均方根加速度是施加给产品的总能量的标志。
正弦振动试验的目的是在实验室内模拟产品在运输、储存、使用过程中所可能经受到的正弦振动及其影响。正弦振动主要是由于飞机、车辆、船舶、空中飞行器和地面机械的旋转、脉动、振荡等诸力所引起的。
正弦振动试验的试验条件(严酷等级)由频率、振幅、试验持续时间三个参数共同确定。
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