發布時間:2021-08-10 熱度:
1.1振動測試
環境振動測試中,振動測量包括兩類:
一是對引起噪聲輻射的物體振動測量;
二是對環境振動測量。
最常使用振動方式可分為正弦振動(Sine vibration)及隨機振動(Random vibration)兩種
1.2 振動試驗工程背景
a:現代工業產品的制作工藝越來越復雜
b:產品的使用范圍越來越廣
c:復合材料的應用越來越多
d:產品的可靠性要求越來越高
1.3 振動試驗目的
a:研制試驗:用于確定裝備的特性,暴露設計和構造的不足及評價糾正措施
b:鑒定試驗:確定裝備是否滿足特定環境要求
c:功能試驗:驗證裝備暴露在最惡劣的運行環境條件下是否能正常工作
d:耐久試驗:對環境壽命周期高精度的模擬
e:可靠性試驗:獲得裝備失效率的統計規律,試驗件通常較多
1.4 振動控制器
振動控制儀的主要技術指標:
正弦振動控制:a、頻率范圍
b、頻率穩定度
c、掃描功能
d、壓縮的動態范圍
e、測振指示精度
f、控制精度
隨機振動控制:a、頻率范圍
b、頻率分辨率
c、動態范圍
d、均衡精度
e、回路時間
1.5振動臺
(1)機械式振動臺
直接作用式:凸輪驅動工作臺
慣性式:偏心質量塊旋轉產生的離心力作為激振力
優點:價格低廉、工作可靠、載荷和推力大
缺點:工作頻率范圍窄,加速度失真較大。可滿足試驗方法中低頻段試驗要求
(2)電液式振動試驗臺
原理:通過能量轉換裝置,將油泵流出的高壓流體的能量轉換成激振力
優點:下限頻率低,易于實現大推力,載荷重,位移大
缺點:設備復雜,價格昂貴,對基礎要求高。可滿足試驗方法中低、中頻段的試驗要求
(3)電動式振動試驗臺
原理:恒定磁場和位于磁場中通有一交變電流的線圈相互作用,產生激振力
優點:工作頻帶寬,振動波形好,易于自動控制,操作調節方便
缺點:結構復雜,價格較貴,載荷和工作臺面較小。可滿足試驗要求中5Hz以上的各頻段試驗要求
1.6正弦振動試驗
主要用途:(1)模擬激勵源是周期函數的振動
(2)搜尋結構共振頻率
(3)考核試件的疲勞強度
(4)與隨機振動疊加產生模擬實際環境的振動(SOR-直升機、汽車發動機艙)
1.7 正弦振動試驗—分類
(1)定頻正弦振動試驗:正弦振動頻率始終不變的試驗叫定頻正弦振動試驗
(2)掃頻正弦振動試驗:正弦掃頻試驗中頻率將按一定的規律發生變化,而振動量級是頻率的函數
正弦掃描搜尋找共振頻率,在共振頻率定頻駐留,考核疲勞強度。
1.8 隨機振動試驗方法
隨機振動試驗特點:為什么隨機信號能控制
a、所有試驗頻率成分同時激振而且在各頻率的輸入振幅是隨機變化的
b、從時間軸上看,隨機振動試驗為多次瞬間隨機振動的疊加,從試驗曲線上看,測點響應曲線的每一幀都不同
c、數學模型更為復雜,控制設備要求較高
d、更加符合真實環境激勵
隨機振動試驗應用范圍:
a、模擬車輛實際行駛過程中受到的振動
b、模擬地震時的振動
c、模擬飛行器發動機運行時的振動
d、模擬流體的紊流引發的振動
1.9 隨機振動試驗方法
隨機振動假設:平穩、各態歷經、高斯分布
平穩---統計特性與時間無關
各態歷經---每個子樣可以代表過程的統計特性
高斯分布---瞬時加速度值的概率密度函數符合高斯分布
嚴酷等級---頻率范圍、加速度譜密度、總均方根、持續時間
隨機振動中的計算:
隨機振動試驗條件的設置:
頻率范圍--輸入試驗頻率的上下限
分辨率 --最大頻率與譜線數之比
自由度數--統計中獨立變量的個數
譜設置 --按照試驗規范將譜型輸入至控制器
容差設置--推薦報警限為±3dB與中斷限±6dB
1.10 混合振動試驗方法
模擬真實的工作環境--寬帶隨機+正弦和或/窄帶隨機
(1)正弦疊加隨機振動(SOR)
(2)隨機疊加隨機振動(ROR)
(3)正弦疊加隨機再疊加隨機振動(SROR)
特點:
SROR 模式下,寬帶隨機的振動量級較小,窄帶隨機和正弦振動量級較大
ROR 模式下,可用實現輸出較小的激振力進行較大量級的振動
應用范圍:
a、適合模擬復雜激勵下的振動試驗
b、可分段完成的大量級振動試驗
1.11沖擊試驗方法
沖擊環境來自于彈性體之間的機械撞擊
沖擊環境:
a、運輸過程中的隨機性彈跳沖擊
b、操作過程中的意外敲擊、震搖、跌落
c、利用沖擊能的受控沖擊環境
d、化學能或其他能量的突然釋放
沖擊試驗中的等效損傷原則
電工電子產品的結構強度和性能穩定性與產品響應的應力直接相關。--在彈性極限內,產品受到的應力相同,其變形相同,所以表現的故障也相同。
沖擊故障類型
a)結構變形
b)安裝松動產生裂紋甚至斷裂
c)電氣連接松動,接觸不良,使得產品工作性能不穩定。
d)產品內部各單元的相對位置發生變化,造成性能下降,甚至元器件破裂,使其無法工作。
1.12振動試驗方法
試驗條件的獲取:實測數據、類似產品、相關標準
常用標準:
軍工產品:GJB150、MIL-STD-810F
電子產品:GB/T2423、IEC60068
汽車零部件:ISO16750、GM3127
軌道交通:IEC61373、TB3058
包裝運輸:GB/T4857、ASTM、ISTA
振動試驗的共性問題
邊界條件的模擬:
(1)正確模擬邊界條件,才能保證試驗的正確性-夾具
(2)激勵試驗時不需模擬實際邊界條件-ESS
傳感器的安裝位置:
控制點--夾具上試件與夾具的結合面,靠近固定點。
測量點--試件上剛度較大的位置,避免局部薄壁振動。
振動、溫度與濕度的綜合--模擬工作環境、溫度引起材料性能的改變、振動傳遞特性變化
溫度與振動綜合--傳感器靈敏度變化的影響
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