随机振动及试验技术-激振设备与激振技术..
- 格式:ppt
- 大小:1.35 MB
- 文档页数:52
振动试验的参数振动试验是一种常用的试验方法,用于评估产品或设备在真实工作环境下的振动性能。
通过对振动试验的参数进行分析和评估,可以帮助我们更好地了解产品或设备的可靠性、耐久性和安全性。
在进行振动试验时,需要确定以下几个重要的参数:1. 激振方式:激振方式指的是对被试产品或设备施加振动的方式。
常用的激振方式包括机械激振和电动激振。
机械激振是通过机械装置施加力或冲击来引起振动,而电动激振则是通过电机产生振动信号来引起振动。
选择合适的激振方式可以确保试验结果的准确性和可靠性。
2. 频率范围:频率范围是指振动试验中施加的振动信号的频率范围。
不同的产品或设备在工作时会遇到不同频率的振动,因此频率范围的选择要根据实际工作环境来确定。
一般情况下,频率范围应包括被试产品或设备在工作过程中可能遇到的最低和最高频率。
3. 激振级别:激振级别是指振动信号的幅值大小。
激振级别的选择与产品或设备的使用条件和要求密切相关。
过高的激振级别可能会对被试产品或设备造成损坏,而过低的激振级别则可能无法准确地反映出产品或设备在真实工作环境下的振动性能。
4. 振动方向:振动方向是指振动信号施加的方向。
在振动试验中,通常会选择垂直方向、水平方向或多轴方向来施加振动。
选择合适的振动方向可以使试验更加贴近实际工作环境,从而更准确地评估产品或设备的振动性能。
5. 试验时间:试验时间是指进行振动试验的持续时间。
试验时间的长短需要根据实际需要和试验目的来确定。
一般来说,试验时间应足够长,以确保能够充分评估产品或设备在振动环境下的可靠性和耐久性。
振动试验的参数选择是一个复杂的问题,需要考虑多个因素的影响。
在选择参数时,我们应该充分了解被试产品或设备的使用条件和要求,以及相关的国家标准和行业标准。
还需要根据试验目的和实验室设备的能力来确定参数。
振动试验的参数选择对于评估产品或设备的振动性能至关重要。
合理选择参数可以确保试验结果的准确性和可靠性,从而为产品或设备的设计和改进提供有价值的参考。
随机振动试验研究摘要:随机振动试验中存在许多“失控”现象,随机振动控制理论通常把试验“失控”的原因归于:(1)共振激励太大,超出了控制仪的动态范围;(2)台面、工装、试验件三者产生共振,造成试验中过大的冲击。
本文主要针对随机振动试验中的“失控”现象,从工装角度分析其现象形成的原因,并提出解决问题的方法。
关键词:随机振动试验失控现象工装振动试验是军用设备环境试验项目之一,是产品可靠性试验的重要组成部分。
振动试验是在实验室条件下产生一个人工可控的振动环境,该环境模拟产品生命周期内的使用振动环境,使产品经受与实际使用过程的振动环境相同或相似的振动激励作用,考核产品在预期使用过程的振动环境作用下,能否达到设计所规定的各项技术要求,同时也是考核产品结构强度和可靠性的一个主要试验方法。
1、基本概念1.1 随机振动的定义严格来说一切振动都是随机的,当随机因素可以忽略时,可看做是确定性振动,这时,可以用简单函数或这些函数的组合来描述。
另一种不能用确定函数而只能用概率和统计方法描述振动规律的运动称为随机振动。
1.2 振动的分类振动按其时域波形的特征可分为确定性振动和非确定性振动。
确定性振动是指振动物理盈随时间的变化规律可用确定的数学关系式来表达的一类振动。
非确定性振动是指振动物理量随时间的变化规律无法用确定的数学关系式来表达,而只能用概率论和统计学的方法来描述的一类振动。
随机振动属非确定性振动。
2、随机振动试验中的失控现象及解决方法2.1 随机振动设备组成及功用在试验室振动试验中,试件一般通过适当的试验工装安装在振动台,试验工装与振动台的组合用于模拟预期使用过程中平台产生的振动环境,如图1所示。
大多数情况下,振动使用条件所对应的振动控制点选择在试件与试验工装的连接界面上,其代表了预期使用过程中平台对装备的振动环境激励。
在理想状态情况下,即试件相对与振动台和试验工装可以近似作为刚体处理,如果在试件与试验工装连接界面的振动响应将与预期使用过程一致,可以认为试件经受了符合预期使用过程的振动环境考核。
随机振动特征描述: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。
这种振动现象存在着一定的统计规律性,能用该现象的统计特性进行描述。
随机振动又分为平稳随机振动和非平稳随机振动。
平稳随机振动是指其统计特性不随时间而变化。
卫星所经受的随机振动激励是一种声致振动,主要来自起飞喷气噪声和飞行过程中的气动噪声.过去,模拟随机振动环境大部分都是用正弦扫描试验来代替,随着快速傅里叶变换算法的出现和电子计算机的发展,各种型号数字式随机振动控制系统相继问世,才使随机振动试验得以广泛采用。
试验条件及其容差:(1)试验条件随机振动试验条件包括试验频率范围、试验谱形及量级、试验持续时间和试验方向.试验谱形及量级常以表格形式或加速度功率谱密度曲线形式给出.下图为以功率谱密度曲线给出的卫星组件典型的随机振动试验条件。
(2)试验容差根据中国军标GJB1027的要求,卫星及其组件随机振动试验容差为:a.加速度功率谱密度• 20~500Hz(分析带宽25Hz或更窄)±1.5dB• 500~2000Hz(分析带宽50Hz或更窄)±3dBb.总均方根加速度±1.5dB与正弦振动试验一样,要满足随机振动试验的容差要求,不是对每个试件都能做到的.控制精度主要与控制系统的动态范围、均衡速度、均衡精度,试验夹具和试件安装的合理性、试件本身的动特性等有关.解决试验超差主要应从上述几方面分析原因,提高控制精度.试验方法:随机振动试验的控制原理如图所示.随机振动试验方法与正弦振动试验方法有很多共同点,二者的主要区别在于振动控制系统.(1)振动台的选用(2)总均方根加速度的计算(3)试验参数的设置随机振动试验控制中的参数设置直接关系到试验的控制精度.影响控制精度的参数主要有谱线数(或分辨率)和统计自由度(帧数),试验中应合理选择.谱线数决定了频率分析的精度,而统计自由度决定了统计误差.谱线数和统计自由度越多,统计分析精度越高,但不一定达到高的试验控制精度.因为谱线数和统计自由度越多,分析计算时间就越长,均衡速度也就越慢.增加均衡时间,对持续时间短的试验,在绝大部分时间内试验并未真正达到高的控制精度.对卫星的随机振动试验,因试验要求时间短(1~2min),故谱线数和自由度不宜太多.一般取400条谱线,100个统计自由度即可.随机振动试验响应数据处理:卫星及其组件在振动试验中经常涉及到两种数据类型,一是正弦数据,一是随机数据.随机振动响应数据常常因为结构共振而表现为宽带加窄带随机的特征.因为对结构的振动激励输入为稳态随机信号,因此输出一般也具有稳态特征.下图为随机激励典型的输入输出特性.对该类数据一般要求给出它的功率谱密度特性.有时也要求进行传递函数分析、相关分析(时域)、概率密度分析(幅域)等.1、随机振动数据处理卫星及其组件在振动试验中所经受的随机振动激励属稳态激励,一般情况下其输出信号也具有稳态特征,满足平稳性假设,因此可以用统计平均的分析方法处理振动试验中的响应数据。
振动试验技术和数据处理和分析方法振动试验是指评定产品在预期的使用环境中抗振力量而对受振动的实物或模型进展的试验。
依据施加的振动载荷的类型把振动试验分为正弦振动试验和随机振动试验两种。
正弦振动试验包括定额振动试验和扫描正弦振动试验。
扫描振动试验要求振动频率按肯定规律变化,如线性变化或指数规律变化。
振动试验主要是环境模拟,试验参数为频率范围、振动幅值和试验持续时间。
振动对产品的影响有:构造损坏,如构造变形、产品裂纹或断裂;产品功能失效或性能超差,如接触不良、继电器误动作等,这种破坏不属于永久性破坏,由于一旦振动减小或停顿,工作就能恢复正常;工艺性破坏,如螺钉或连接件松动、脱焊。
从振动试验技术进展趋势看,将承受多点掌握技术、多台联合感动技术。
简介振动试验是仿真产品在运输、安装及使用环境中所患病到的各种振动环境影响,本试验是模拟产品在运输、安装及使用环境下所患病到的各种振动环境影响,用来确定产品是否能承受各种环境振动的力量。
振动试验是评定元器件、零部件及整机在预期的运输及使用环境中的抵抗力量。
最常使用振动方式可分为正弦振动及随机振动两种。
正弦振动是试验室中常常承受的试验方法,以模拟旋转、脉动、震荡(在船舶、飞机、车辆、空间飞行器上所消灭的)所产生的振动以及产品构造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构造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。
振动又分为正弦振动、随机振动、复合振动、扫描振动、定频振动。
描述振动的主要参数有:振幅、速度、加速度。
振动试验包括响应测量、动态特性参量测定、载荷识别以及振动环境试验等内容。
响应测量主要是振级的测量。
为了检验机器、构造或其零部件的运行品质、安全牢靠性以及确定环境振动条件,必需在各种实际工况下,对振动系统的各个选定点和选定方向进展振动量级的测定,并记录振动量值同时间变化的关系(称为时间历程)。
随机振动特征描述: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。
这种振动现象存在着一定的统计规律性,能用该现象的统计特性进行描述。
随机振动又分为平稳随机振动和非平稳随机振动。
平稳随机振动是指其统计特性不随时间而变化。
卫星所经受的随机振动激励是一种声致振动,主要来自起飞喷气噪声和飞行过程中的气动噪声.过去,模拟随机振动环境大部分都是用正弦扫描试验来代替,随着快速傅里叶变换算法的出现和电子计算机的发展,各种型号数字式随机振动控制系统相继问世,才使随机振动试验得以广泛采用。
试验条件及其容差:(1)试验条件随机振动试验条件包括试验频率范围、试验谱形及量级、试验持续时间和试验方向.试验谱形及量级常以表格形式或加速度功率谱密度曲线形式给出.下图为以功率谱密度曲线给出的卫星组件典型的随机振动试验条件。
(2)试验容差根据中国军标GJB1027的要求,卫星及其组件随机振动试验容差为:a.加速度功率谱密度• 20~500Hz(分析带宽25Hz或更窄)±1.5dB• 500~2000Hz(分析带宽50Hz或更窄)±3dBb.总均方根加速度±1.5dB与正弦振动试验一样,要满足随机振动试验的容差要求,不是对每个试件都能做到的.控制精度主要与控制系统的动态范围、均衡速度、均衡精度,试验夹具和试件安装的合理性、试件本身的动特性等有关.解决试验超差主要应从上述几方面分析原因,提高控制精度.试验方法:随机振动试验的控制原理如图所示.随机振动试验方法与正弦振动试验方法有很多共同点,二者的主要区别在于振动控制系统.(1)振动台的选用(2)总均方根加速度的计算(3)试验参数的设置随机振动试验控制中的参数设置直接关系到试验的控制精度.影响控制精度的参数主要有谱线数(或分辨率)和统计自由度(帧数),试验中应合理选择.谱线数决定了频率分析的精度,而统计自由度决定了统计误差.谱线数和统计自由度越多,统计分析精度越高,但不一定达到高的试验控制精度.因为谱线数和统计自由度越多,分析计算时间就越长,均衡速度也就越慢.增加均衡时间,对持续时间短的试验,在绝大部分时间内试验并未真正达到高的控制精度.对卫星的随机振动试验,因试验要求时间短(1~2min),故谱线数和自由度不宜太多.一般取400条谱线,100个统计自由度即可.随机振动试验响应数据处理:卫星及其组件在振动试验中经常涉及到两种数据类型,一是正弦数据,一是随机数据.随机振动响应数据常常因为结构共振而表现为宽带加窄带随机的特征.因为对结构的振动激励输入为稳态随机信号,因此输出一般也具有稳态特征.下图为随机激励典型的输入输出特性.对该类数据一般要求给出它的功率谱密度特性.有时也要求进行传递函数分析、相关分析(时域)、概率密度分析(幅域)等.1、随机振动数据处理卫星及其组件在振动试验中所经受的随机振动激励属稳态激励,一般情况下其输出信号也具有稳态特征,满足平稳性假设,因此可以用统计平均的分析方法处理振动试验中的响应数据。
第13章随机振动试验13.1 试验目的、影响机理、失效模式产品在运输和实际使用中所遇到的振动,绝大多数就是随机性质的振动(而不是正弦振动)。
例如,宇航器和导弹在发射和助推阶段的振动;火箭发动机的噪声和气动噪声使结构产生的振动;飞机(特别是高速飞机)的大功率喷气发动机的振动;飞机噪声使飞机结构产生的振动和大气湍流使机翼产生振动;飞机着陆和滑行时的振动;车辆在不平坦的道路上行驶时产生的振动;多变的海浪使船舶产生的振动等等都属于随机性质的振动。
因此,随机振动试验才能更真实反映产品的耐振性能。
随机振动和正弦振动相比,随机振动的频率域宽,而且有一个连续的频谱,它能同时在所有频率上对产品进行激励,各种频率的相互作用远比用正弦振动仅对某些频率或连续扫频模拟上述振动的影响更严酷更真实和更有效。
另外,用随机振动来研究产品的动态特性和结构的传递函数比用正弦振动的方法更为简单和优越。
随机振动和正弦振动一样能造成导线摩擦、紧固件松动、活动件卡死,从而破坏产品的连接、安装和固定。
当随机振动激励造成的应力过大时,会使结构产生裂纹和断裂,特别在严重的共振状态下更为显著。
长时间的随机振动,由于交变应力所产生的累积损伤,会使结构产生疲劳破坏。
随机振动还会导致触点接触不良、带电元件相互接触或短路、焊点脱开、导线断裂以及产生强电噪声等。
从而破坏产品的正常工作,使产品性能下降、失灵甚至失效。
为了能在试验室内模拟产品在现场所经受到的实际随机振动及其影响,工程技术人员为此付出了许多的努力。
早在六十年代,国际上对随机振动的研究就十分活跃。
不仅在理论上有了重大突破,而且有了较完善的试验方法和试验设备。
1962年美国军标810中首先规定了随机振动试验方法。
1964年英国国防部标准07-55中也提出了随机振动试验。
1973年IEC公布了四个具有不同再现性宽带模拟式随机振动试验方法,到上世纪90年代又公布了数字式随机振动试验方法。
目前国内的随机振动试验已很普及,随机振动试验设备,特别是一般用途的随机振动控制仪价格也不高。