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  • 物體或質點相對于平衡位置所作的往復運動叫振動。振動又分為正弦振動、隨機振動、復合振動、掃描振動、定頻振動。描述振動的主要參數有:振幅、速度振動又分、加速度。在現場或實驗室對振動系統的實物或模型進行的試驗。振動系統是受振動源激勵的質量彈性系統,如機器、結構或其零部件、生物體等。振動試驗是從航空航天部門發展起來的,現在已被推廣到動力機械、交通運輸、建筑等各個工業部門及環境保護、勞動保護方面,其應用日益廣泛。振動試驗包括響應測量、動態特性參量測定、載荷識別以及振動環境試驗等內容。 概念 振動試驗是指評定產品在預期的使用環境中抗振能力而對受振動的實物或模型進行的試驗。根據施加的振動載荷的類型把振動試驗分為正弦振動試驗和隨機振動試驗兩種。正弦振動試驗包括定額振動試驗和掃描正弦振動試驗。掃描振動試驗要求振動頻率按一定規律變化,如線性變化或指數規律變化。振動試驗設備分為加載設備和控制設備兩部分。加載設備有機械式振動臺、電磁式振動臺和電液式振動臺。電磁式振動臺是目前使用最廣泛的一種加載設備。振動控制試驗用來產生振動信號和控制振動量級的大小。振動控制設備應具備正弦振動控制功能和隨機振動控制功能。振動試驗主要是環境模擬,試驗參數為頻率范圍、振動幅值和試驗持續時間。振動對產品的影響有:結構損壞,如結構變形、產品裂紋或斷裂;產品功能失效或性能超差,如接觸不良、繼電器誤動作等,這種破壞不屬于永久性破壞,因為一旦振動減小或停止,工作就能恢復正常;工藝性破壞,如螺釘或連接件松動、脫焊。從振動試驗技術發展趨勢看,將采用多點控制技術、多臺聯合激動技術。圖為飛機振動試驗情況。 簡介 振動試驗是仿真產品在運輸、安裝及使用環境中所遭遇到的各種振動環境影響,本試驗是模擬產品在運輸、安裝及使用環境下所遭遇到的各種振動環境影響,用來確定產品是否能承受各種環境振動的能力。振動試驗是評定元器件、零部件及整機在預期的運輸及使用環境中的抵抗能力。 最常使用振動方式可分為正弦振動及隨機振動兩種。正弦振動是實驗室中經常采用的試驗方法,以模擬旋轉、脈動、震蕩(在船舶、飛機、車輛、空間飛行器上所出現的)所產生的振動以及產品結構共振頻率分析和共振點駐留驗證為主,其又分為掃頻振動和定頻振動兩種,其嚴苛程度取決于頻率范圍、振幅值、試驗持續時間。隨機振動則以模擬產品整體性結構耐震強度評估以及在包裝狀態下的運送環境,其嚴苛程度取決于頻率范圍、GRMS、試驗持續時間和軸向。 振動試驗標準: GJB 150.25-86 WJ231-77 GB-T 4857.23-2003 GBT4857.10-2005 在現場或實驗室對振動系統的實物或模型進行的試驗。振動系統是受振動源激勵的質量彈性系統,如機器、結構或其零部件、生物體等。振動試驗是從航空航天部門發展起來的, 現在已被推廣到動力機械、 交通運輸、建筑等各個工業部門及環境保護、勞動保護方面,其應用日益廣泛。振動試驗包括響應測量、動態特性參量測定、載荷識別以及振動環境試驗等內容。 響應測量 主要是振級的測量。為了檢驗機器、結構或其零部件的運行品質、安全可靠性以及確定環境振動條件,必須在各種實際工況下,對振動系統的各個選定點和選定方向進行振動量級的測定,并記錄振動量值同時間變化的關系(稱為時間歷程)。對周期振動,主要測定振級(位移、速度、加速度或應變的幅值或有效值)和振動周期;對瞬態振動和沖擊,主要測定位移或加速度的最大峰值和響應持續時間;對平穩隨機振動,主要測定力和響應的時間歷程的均值和方差等;對非平穩隨機振動,可把時間劃分為許多小段,測定各小段內時間歷程的均值和方差,找出它們同時間的關系,并以此作為振級的度量。 許多機器的振動速度在很寬頻率范圍內幾乎為常數,所以可用在機器上選定點測得的振動速度的最大有效值作為機器振動強烈程度(稱為振動烈度)的指標。 參量測定 為了設計和試制新機器或在改造舊機器時解決減振問題,以及為了提高振動機械的效率,必須了解系統的動態特性參量。動態特性參量很多,對于線性系統,最常用的為模態參量,包括各階固有頻率、振型、模態質量或模態剛度、模態阻尼比。模態參量可以換算出物理坐標(即幾何坐標)中的力學參量,包括集中質量、剛度和阻尼矩陣。 測定方法 在工程設計中,有時只需知道低階(如一、二階)固有頻率、振型以及阻尼系數,可用簡易方法測定這些參量: ①固有頻率測定 用敲擊或突然卸載使系統產生自由振動,記錄其衰減波形并與儀器中的時標信號比較,或將信號發生器產生的固定頻率正弦波和衰減波形輸入射線示波器,由示波器顯示的利薩如圖形求得一、二階固有頻率。如果有激振器或振動臺,則可對系統進行步進頻率激振或低速掃頻激振以尋找共振頻率,在小阻尼時共振頻率近似等于固有頻率。  ②振型測定 手持木質或鋁質探針接觸被測系統各點,由撞擊聲音(或憑手感)測定所有不振動點的位置,即節線位置。對水平放置的平板型系統,可在平板上撒上砂粒,振動時砂粒將聚集到節線上,由節線分布情況即可大致判斷振型。 ③阻尼測定 可采用衰減振動法、共振法和相位法。衰減振動法是用記錄儀記錄自由振動的衰減波形,由相鄰同向的兩次或數次的振幅的衰減率算出阻尼值;共振法是由共振時振幅和共振區頻率帶寬算出阻尼值;相位法是由共振區相位隨頻率變化關系算出阻尼值。 導納方法 機械導納是系統頻域的特征參量(見機械阻抗)。大型復雜結構的固有頻率多而密集,振型很復雜,無法用簡易方法測定。然而可以先測試系統對激振力的響應,得到機械導納,再用圖解識別(即機械導納的幅頻、相頻、實頻、虛頻或矢端圖等圖形識別)或計算機識別來確定模態參量或物理參量。 時域識別 直接利用振動的時間歷程來求系統的模態參量。對自由振動,可以通過自由振動和脈沖響應函數(系統的時域特性參量之一,其傅里葉變換即機械導納)的關系直接計算模態參量。對受迫振動,可以用數字時間序列分析方法或其他方法(如隨機減量法、濾波法等)來計算模態參量。時域識別方法的優點是能利用運行狀態下機器的振動信號,適用于不能在實驗室測試的大型結構;缺點是天然振源的激振力往往無法測定和控制,而僅能由響應值來識別,故精度較低。 載荷識別 指分析和確定振源的性質(是有規律的還是隨機的?是定力還是定運動?……)、傳播途徑及振源施加在系統上的載荷譜(即載荷的時間歷程)。載荷識別也叫環境預測,它可為分析系統的動力響應和振動原因等提供數據。大型結構承受的載荷非常復雜,很難直接測定,但可以通過結構的響應信號和系統已知的數學模型來反推系統承受的載荷,再根據各種工況下得出的數據進行統計和綜合,最終得到載荷譜。振源的性質和傳播途徑可以用功率譜分析或相關分析方法得出。 環境試驗 為了了解產品的耐振壽命和性能指標的穩定性,錄找可能引起破壞或失效的薄弱環節,對系統在模擬實際環境的振動、沖擊條件下進行的考核試驗。定型產品的試驗規范通常已經標準化,新產品要制定合適的試驗方法。試驗方法分兩大類:①標準試驗,包括耐預定頻率試驗、耐共振試驗、正弦掃描試驗、寬帶隨機振動試驗、沖擊試驗、聲振試驗和運輸試驗等;②非標準試驗,包括瞬態波形振動試驗、窄帶隨機振動試驗、隨機波再現試驗、正弦波和隨機波混合試驗等。(見振動環境試驗) 振動試驗數據處理和分析 試驗得到的大量原始數據必須經過各種處理,才能作為工程設計計算的依據資料。試驗的原始記錄數據是參量的時間歷程(位移、速度或加速度等量值同時間的關系),通過直觀分析可將數據分為瞬態的、周期的、隨機或非隨機持續非周期的三種,進而在時域(包括時差域,即自變量為兩信號的時間差)、頻域和幅值域三大域中進行統計分析、相關分析和譜分析,從而得到表征時間歷程特征的各種函數。處理方法可分為模擬量處理法和數字量處理法。前者設備簡單,但精度較差,處理時間長;后者需將原始記錄的模擬量變換為數字量后用數字計算機處理,由于精度很高,速度極快,所以隨著各種功能齊全的專用數據處理機(如快速傅里葉分析儀)的出現,數字量處理法已逐漸取代了模擬量處理法。 安全防范 這個測試方法會在測試樣辦上產生劇烈的機械反應。因比,測試設備的護欄必須足夠牢固和安全。操作者要對潛在的危險保持警惕和自身的安全有足夠的保護意識。如果測試出現危險情況,馬上停止測試。 測試樣辦 測試樣辦為實際用于運輸的貨運箱(實際填裝的內包裝和產品),可以用次品和不合格產品來測試(但要測試前記錄下次品問題)。模擬樣辦可以用發展階段的測試,但不可以用在最后的接受性測試。 備注:當測試時不能使用實際產品(例如危險產品)時,可用代用品來測試。 傳感器要能感應到樣辦在測試中盡可能小的變更,獲得數據。如果有需要觀察測試過程中樣辦產品的變化,可在貨運箱的臨界位置開孔。 當有足夠的貨運箱和產品時,要求測試5次或更多次數來提高統計數據的可靠性。
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