振动台与振动试验介绍
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振动冲击试验方法与技术(用电动振动台进行)王树荣前言电动振动试验系统是环境试验的主要试验手段之一,用它可以完成环境试验标准中的振动试验和冲击试验。
当今国内外在环境试验上有许多标准和方法,但归纳起来为二大体系:一类是以IEC(国际电工委员会)为主体的国际通用的民用 (商用) 产品的环境试验体系,它是国际贸易中民用 (商用) 产品的环境适应性水平要求的共同语言、统一准则,它是以欧洲资本主义国家为主导制订的,可以说它是欧洲资本主义国家环境试验现状和水平的反映。
我国自80年代开始采用等效或等同的方法先后将TC50(环境试验)、TC75(环境条件)制订(转化)成环境试验国标(GB/T2423系列标准)与环境条件国标(GB/T4798系列标准)。
IEC标准的特点是模拟试验方法(程序)经典、试验再现性高。
另一类是军用产品的环境试验体系,最有代表性为美国的MIL标准和英国国防部07-55标准。
我国自80年代开始采用等效或等同的方法先后将相同专业的美国MIL标准转换为我国军标,美国军标的特点是工程应用性好。
在环境试验领域内最常用的美国军标和相应的在此值得一提的是我国军标GJB4-83 舰船电子设备环境试验是我国自行制订的国军标。
从上面的叙述可见,我国的环境试验标准有民(商)用和军用二大标准体系,民用是等效或等同采用的IEC标准体系,军用是等效或等同采用美国军标体系。
对上述等环境试验标准中的电动振动试验系统能完成的试验综合归纳一下,可以看出,电动振动试验系统的应用面是很广的,它既可进行振动试验又可进行冲击试验。
就振动类的试验而言,当今环境试验中的振动试验有:正弦振动方法、随机振动方法、拍频振动方法、时间历程方法、地震试验方法、声振试验方法等。
其中随机振动方法又可分为宽带随机和窄带随机,在具体进行宽带随机振动试验时,还可将窄带随机或正弦振动叠加在在宽带随机振动上,对声振试验要在混响声场内进行,电动振动试验系统无法实现。
了解振动试验的目的和必要性现今世界经济潮流,已从过去地域性的经济模式而走向全球性的经济贸易。
无论是地域性市场或进军全球市场,高质量的表现是不容讳言的。
而振动测试更是协助您产品跃入高质量行列中不可缺乏的利器。
产品达到用户手中,在此过程中将有不同状态之振动产生,造成产品不同程度的损坏。
而对于产品有任何损坏都不是厂商及客户所愿意见到的,然而运送过程所发生的振动却是难以避免,若一味的提高包装成本,必将带来严重而不必要的浪费,反之脆弱的包装却造成产品的高成本,并丧失了产品形象及市场,这些都不是我们所愿见到的。
振动测试约在四、五十年前开始萌芽,理论建立时,并无助于人们相信它的重要性,直到二次大战时,许多的飞行器、舰艇、车辆及器材在使用后,意外的发现机件失零的比例相当高,经研究的结果发现,大都由于其结构无法承受其本身所产生的长时间共振,或搭载物品承受运送共振所引起之,组件松脱、崩裂,而致机件失零甚而造成巨大损失。
当这项结果公布后,振动测试才受到各界重视,纷纷投入大笔经费、人力去研究。
尔后,对于振动量测分析以至模拟分析的近代理论建立后,对振动测试的方法及逻辑亦不断改进。
尤其现今货物的流通频繁,使振动测试更显重要。
然而振动测试的目的,是在于实验中作一连串可控制的振动模拟,测试产品在寿命周期中,是否能承受运送或振动环境因素的考验,也能确定产品设计及功能的要求标准。
据统计的数据显示提升3%的设计水平,将增加20%的回收及减少18%的各项不必要支出。
振动模拟依据不同的目的也有不同的方法如共振搜寻、共振驻留、循环扫描、随机振动及应力筛检等,而振动的效应计有:一、结构的强度。
二、结合物的松脱。
三、保护材料的磨损。
四、零组件的破损。
五、电子组件之接触不良。
六、电路短路及断续不稳。
七、各件之标准值偏移。
八、提早将不良件筛检出。
九、找寻零件、结构、包装与运送过程间之共振关系,改良其共振因素。
而振动测试的程序,须评估订定试验规格,夹具设计之真实性,测试过程中之功能检查及最后试件之评估、检讨和建议。
振动台与振动试验介绍振动台是一种能够模拟地震、风、水流等各种复杂环境振动的试验设备。
它通过施加不同振动频率和振幅的力量于试验样件上,以模拟物体在实际振动环境下所受到的应力和振动影响。
振动台可以用于评估和验证各种物体在地震、风振或其他振动负载下的性能和可靠性,对于工程结构、电子设备、航空航天器材等领域具有重要意义。
振动试验是一种利用振动台进行的试验方法,其目的是通过施加振动负载于试验样件上,模拟实际环境中的振动作用,以评估和验证样件在振动环境中的性能和可靠性。
振动试验可以帮助工程师和设计师更好地理解材料和构件在振动下的行为,优化设计并改进材料性能,以提高产品的可靠性和耐久性。
振动台常用于以下几个领域:地震工程、航空航天、船舶工程、电子设备、汽车工程等。
在地震工程中,振动台能够模拟地震时的振动波形和振动频率,用于评估建筑物和构件在地震中的性能和可靠性,以指导结构设计和抗震措施的制定。
在航空航天领域,振动试验能够模拟飞行器在发射、飞行和着陆过程中的振动作用,以评估和验证飞行器的结构可靠性和航空电子设备的性能。
在船舶工程中,振动台可以模拟船舶在不同海况下的振动载荷,用于评估船舶结构和设备的可靠性和耐久性。
在电子设备领域,振动试验可以模拟运输过程中的振动作用,以验证电子设备的可靠性和抗震性能。
在汽车工程中,振动台可以模拟汽车在不同路况下的振动作用,用于评估汽车结构和配件的可靠性和舒适性。
振动台的设计和制造需要考虑多种因素,包括负载能力、频率范围、振幅范围、控制精度等。
不同类型的振动台适用于不同范围内的振动试验。
振动台通常由振动台本体、振动器、控制系统等组成。
振动台本体是支持试验样件和施加振动载荷的主要部件,通常由刚性支撑结构和振动台面组成。
振动器则是振动台产生振动载荷的关键部件,根据振动载荷的需要选择不同类型的振动器。
控制系统则是振动台进行动态加载和控制振动载荷的核心部件,通常采用电液伺服系统或电动机系统。
电磁式振动台随机振动试验目的与振动失效模式产品在运输和实际使用中所遇到的振动,绝大多数是随机振动。
例如,宇航器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的振动;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,都属于随机振动。
因此,用电磁式振动台随机振动试验机试验才能更真实反映产品的抗振性能。
与正弦振动相比,随机振动试验机的频率域宽,而且有一个连续的频谱,它能同时在所对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、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,从而影响产品的正常工作,使产品性能下降、失灵甚至失效。
随机振动试验机的描述:在随机振动试验中,由于电磁式振动的质点处于不规则的运动状态,永远不会精确地重复,对其进行一系列的测量,各次记录都不一样,所以没有任何固定的周期。
在任何确定的时刻,其振幅、频率、相位都不能预先知道,因此就不可能用简单的周期函数和函数的组合来描述。
随机过程:按功率谱谱密度频谱的形状,即按随机过程的频率结构,产品现场出现的随机振动主要有下列形式。
宽带随机振动试验机是指振动的能分布在一个较宽的频率范围内的振动,一般运载工具,特别是空中运载工具,如喷气式飞机,其产生的振动就属于宽带随机振动。
振动试验方案标题:振动试验方案设计与实施指南一、引言振动试验是一种用于评估产品在实际使用或运输过程中,对各种振动环境的耐受能力的测试方法。
这种试验对于航空航天、汽车制造、电子设备、机械工程等多个领域的产品质量控制至关重要。
本方案旨在详细阐述振动试验的步骤、设备、标准和预期结果,以确保产品的可靠性。
二、试验目的1. 确定产品在振动环境下的性能和耐用性。
2. 识别并解决可能因振动引起的设计缺陷。
3. 验证产品包装的防护效果。
三、试验设备1. 振动台:根据产品大小和重量选择适当的振动台。
2. 控制器:用于设定和调整振动频率、振幅等参数。
3. 测量仪器:如加速度计、位移传感器等,用于监测和记录振动数据。
四、试验标准试验应遵循相关的国际或行业标准,例如ISO 16750, MIL-STD-810G, IEC 60068-2-6等,这些标准定义了振动的类型(正弦振动、随机振动等)、频率范围、振幅和持续时间等参数。
五、试验程序1. 产品准备:将产品安装在振动台上,确保其稳定且与实际使用状态一致。
2. 参数设置:根据选定的标准设定振动参数。
3. 执行试验:启动振动台,按照设定的参数进行振动。
4. 数据收集:在试验过程中,使用测量仪器收集振动数据。
5. 结果分析:试验结束后,分析数据以评估产品性能。
六、预期结果试验结果应包括产品在振动环境下的性能变化、任何结构或功能故障的记录,以及可能需要改进的地方。
如果产品在试验中没有出现明显的性能下降或损坏,那么可以认为它具有良好的抗振性。
七、结论振动试验是保证产品质量和可靠性的重要环节,通过科学的试验方案,我们可以准确评估产品在实际环境中的表现,从而优化设计,提升产品性能。
在实施过程中,应严格遵守试验标准,确保试验的准确性和有效性。
八、附录包括试验记录表格、相关标准详细信息、设备操作手册等,以供参考。
以上就是振动试验方案的基本内容,具体实施时需根据实际情况进行调整。
振动台测试方法摘要:一、振动台测试方法概述二、振动台测试设备与原理三、振动台测试标准与应用四、振动台测试注意事项五、总结与展望正文:一、振动台测试方法概述振动台测试是一种广泛应用于工程、科研和产品质量检测领域的试验方法。
通过振动台对产品进行试验,可以模拟实际使用过程中可能遭遇的各种振动环境,从而检验产品的性能、结构和可靠性。
振动台测试方法主要包括正弦振动、随机振动、冲击振动等类型。
二、振动台测试设备与原理振动台测试设备主要由振动台、控制器、传感器等组成。
振动台是一个可以产生振动运动的试验平台,控制器用于调整和控制振动台的振动参数,传感器则用于实时监测振动过程中的各项数据。
振动台测试原理是根据控制器设定的振动参数,如频率、振幅、振动方式等,对产品进行振动试验。
三、振动台测试标准与应用我国关于振动台测试的标准主要有GB/T 2423.10-2008《试验方法振动线性振动试验》、GB/T 2423.11-2008《试验方法振动随机振动试验》等。
振动台测试应用于众多领域,如电子、家电、汽车、航空航天、通信等,可以有效评估产品在振动环境下的性能和可靠性。
四、振动台测试注意事项1.在进行振动台测试前,应确保产品已充分固定,防止试验过程中发生位移或损坏。
2.根据产品特性和试验要求,选择合适的振动台类型和试验参数。
3.试验过程中,密切关注传感器监测的数据,如发现异常情况,应及时调整振动参数或停止试验。
4.试验结束后,对产品进行检查和分析,评估试验结果,为产品改进提供依据。
五、总结与展望振动台测试方法作为一种有效的产品质量检测手段,在工程和科研领域得到了广泛应用。
随着振动测试技术的发展,振动台测试方法将更加完善和智能化,为我国产品质量提升和产业升级贡献力量。
一、前言模拟地震振动台可以很好地再现地震过程和进行人工地震波的试验,它是在试验室中研究结构地震反应和破坏机理的最直接方法,这种设备还可用于研究结构动力特性、设备抗震性能以及检验结构抗震措施等内容。
另外它在原子能反应堆、海洋结构工程、水工结构、桥梁工程等方面也都发挥了重要的作用,而且其应用的领域仍在不断地扩大。
模拟地震振动台试验方法是目前抗震研究中的重要手段之一。
20世纪70年代以来,为进行结构的地震模拟试验,国内外先后建立起了一些大型的模拟地震振动台。
模拟地震振动台与先进的测试仪器及数据采集分析系统配合,使结构动力试验的水平得到了很大的发展与提高,并极大地促进了结构抗震研究的发展。
二、常用振动台及特点振动台可产生交变的位移,其频率与振幅均可在一定范围内调节。
振动台是传递运动的激振设备。
振动台一般包括振动台台体、监控系统和辅助设备等。
常见的振动台分为三类,每类特点如下:1、机械式振动台。
所使用的频率范围为1~100Hz,最大振幅±20mm,最大推力100kN,价格比较便宜,振动波形为正弦,操作程序简单。
2、电磁式振动台。
使用的频率范围较宽,从直流到近10000Hz,最大振幅±50mm,最大推力200kN,几乎能对全部功能进行高精度控制,振动波形为正弦、三角、矩形、随机,只有极低的失真和噪声,尺寸相对较大。
3、电液式振动台。
使用的频率范围为直流到近2000Hz,最大振幅±500mm,最大推力6000kN,振动波形为正弦、三角、矩形、随机,可做大冲程试验,与输出力(功率)相比,尺寸相对较小。
4、电动式振动台。
是目前使用最广泛的一种振动设备。
它的频率范围宽,小型振动台频率范围为0~10kHz,大型振动台频率范围为0~2kHz,动态范围宽,易于实现自动或手动控制;加速度波形良好,适合产生随机波;可得到很大的加速度。
原理:是根据电磁感应原理设置的,当通电导体处的恒定磁场中将受到力的作用,半导体中通以交变电流时将产生振动。
随机振动试验1. 引言随机振动试验是一种常用的工程试验方法,用于模拟结构在实际工作过程中受到的随机振动环境,以评估结构设计的可靠性和耐久性。
这种试验方法广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑等领域。
2. 试验目的本文档旨在介绍随机振动试验的基本原理、试验方法和数据分析方法,以及在工程实践中的应用。
3. 随机振动的特点随机振动是一种非周期性的振动,其频率、幅值和相位都是随机变化的。
与周期性振动相比,随机振动更接近于结构在实际工作中受到的振动环境,因此更能反映结构的实际工作状态。
4. 随机振动试验系统4.1 试验设备随机振动试验主要依靠振动台来实现。
振动台是一种能够产生多维度随机振动的设备,通常包括振动器、控制系统和测量系统等。
4.2 试验参数在进行随机振动试验前,需要确定一系列试验参数,包括振动频率范围、振动幅值、振动时长等。
这些参数的选择应根据被试验结构的特点和实际工作环境来确定。
5. 随机振动试验方法5.1 试验前的准备在进行随机振动试验前,需要对试验设备进行校准和调试,确保其正常工作。
同时,还需要对被试验结构进行检查,保证其能够承受试验中的振动载荷。
5.2 试验过程随机振动试验的过程主要包括以下几个步骤:1.将被试验结构固定在振动台上。
2.设置试验参数,包括振动频率范围、振动幅值等。
3.启动振动台,开始试验。
4.实时监测被试验结构的振动响应,记录试验数据。
5.根据试验结果进行数据分析和评估。
5.3 试验后的处理试验结束后,需要对试验数据进行处理和分析。
常用的数据处理方法包括时域分析、频域分析和统计分析等。
通过对试验数据的分析,可以得到被试验结构在随机振动环境下的响应特性,以评估其可靠性和耐久性。
6. 工程应用随机振动试验在工程实践中具有广泛的应用价值。
通过随机振动试验,可以评估结构在实际工作环境下的振动响应,优化结构设计,提高结构的可靠性和耐久性。
随机振动试验在以下领域中应用较为广泛:•航空航天:用于评估航空航天器件的耐振性能。
振动台与振动试验介绍邱景湖钟琼华整理:中国可靠性网苏州试验仪器总厂(STI)前言本书是一通俗工程读本。
它避开繁琐的数学公式推导,运用物理学、电学、力学和机械学方面的基本知识,阐述对产品造成损坏的振动现象,分门别类介绍研究振动试验所需的设备——振动台。
以及相关标准和试验方法。
希望能对从事振动和冲击试验的工程人员有所帮助。
由于水平有限,书中不妥甚至错误之处在所难免,恳切希望给予指正。
编著者2004年12月目录第一章相关名词术语 (4)第二章振动及其描述 (6)第三章振动台 (14)第四章振动试验技术 (15)第五章电动式振动试验台 (22)第六章机械式振动试验台 (37)第七章液压式振动台 (40)第八章冲击与碰撞试验台 (44)第九章相关标准 (48)附录苏州试验仪器总厂生产的振动、冲击试验设备系列参数表 (52)第一章相关名词术语振动振动是物体围绕平衡位置进行的往复运动的一种形式。
通常用一些物理量(如位移、速度、加速度等)随时间变化的函数来表征振动的时间历程。
或者说,振动可以认为是一个质点或物体相对于一个基准位置的运动。
当这个运动在一定的时间间隔后仍精确地重复着,我们称之为周期振动。
正弦振动运动量随时间按正弦(或余弦)函数变化的振动,亦称简谐振动。
随机振动对未来任何一个给定时刻,其瞬时值不能预先确定的振动。
(注:在某一范围内,随机振动大小的概率可以用概率密度来确定。
)振动周期周期振动中,同一物理量的相同值重复出现的最短时间间隔,一般用“T”表示。
振动频率周期振动中,单位时间内相同的物理量值重复出现的次数。
一般用“f”1表示。
这里分f=T角频率单位时间内的弧度数它等于频率乘以2π角频率一般用ω表示,即ω=2πf幅值正弦量的最大值。
在振动中幅值亦称振幅。
位移幅值正弦振动中位移量的最大值速度幅值正弦振动中速度量的最大值加速度幅值正弦振动中加速度量的最大值复合振动由频率不同的简谐振动合成的振动共振频率构件或产品出现共振的频率扫频频率连续经过某一区域的过程df扫频速度在扫频过程中,频率对时间的变化率,即dt交越频率在振动试验中由一种振动特性量变为另一种振动特性量的频率。
如交越频率由等位移——频率关系变为等加速度——频率关系时的频率。
振动台面横向运动比振动时横向加速度与轴向加速度比振动台面加速度均匀度台面不同直径安装螺孔上的加速度值与台面中心加速度值误差与台面中心加速度值之比。
宽带随机振动频率成分分布在较宽频率带的随机振动窄带随机振动频率成分分布在某一窄频带的随机振动倍频程频率比为2n的两个频率之间的频段称为n个倍频程n=1为1倍频程如频率从2Hz到4Hz称1个倍频程n=3为3倍频程如频率从2Hz到16Hz称3个倍频程控制点振动试验中,用以控制振动量值的传感器的安装点监测点振动试验中,用以监测振动台面振动量值和试验样品响应的传感器的安装点频率响应在系统中,输出与输入之比表示为输入信号频率的函数,通常用幅频特性曲线、相频特性曲线表示时域描述运动规律的时间坐标频域描述振动频谱的频率坐标线性系统可以用线性微分方程描述其运动规律的系统(注:在线性系统中,响应与激励的大小或正比)非线性系统系统中的某个或多个参数(如刚性、阻尼)具有非线性特征,只能用非线性微分方程描述其运动规律的系统。
单自由度系统在任意瞬时,只要用一个广义坐标就可以完全确定其位置的系统。
多自由度系统在任意瞬时,需要用两个或以上的广义坐标才能完全确定其位置的系统。
自随机振动在所研究的频谱内,具有相等均方加速度谱密度的振动。
随机过程可以用统计特性表示的时间函数的集合。
平稳过程统计特性不随时间变化的随机过程。
时间历程一个量的大小用时间函数表示。
各态历经过程每一个时间历程的平均值都相同的稳态过程。
均衡调整电子放大器和控制系统的增益使在所要求的频谱内各输出的振幅与输入信号幅值之比为常数的过程,称均衡。
传感器将感受到的物理量转换成测量所需的电压量或电荷量的装置,在振动试验中最常用的是压电式的加速度传感器。
传感器的电压灵敏度传感器受单位机械量作用得到的电压输出量。
传感器的电荷灵敏度传感器受单位机械量作用得到的电荷输出量。
电荷放大器输出电压与输入电荷成正比的放大器。
低通滤波器通频带是以零到某一有限截止频率的滤波器。
高通滤波器通频带是以某一不为零的有限截止频率到无穷大频率的滤波器。
带通滤波器通频带是以大于零的下限频率到有限的上限频率的滤波器。
跟踪滤波器对中心频率的输入信号进行跟踪扫描的带通滤波器。
等效质量为便于分析而采用的与原振动系统惯性效应相等的质量。
刚度弹性体受到外力(力矩)的增量与其所产生的位移(转角)的增量之比。
振动台试验样品固定在台面上进行振动试验和测振仪器的校准其振动参数是可控制的试验台。
激振器用以产生振动力,并能将这种振动力加到其它结构或设备上的设备。
电动振动台由固定磁场和位于磁场中通有一定交流电流的线圈相互作用所产生的振动力来驱动的振动台或者说电动振动台是能把电能转换能动能的振动台。
电磁振动台由电磁铁和磁性材料相互作用产生振动力驱动的振动台。
液压振动台由适当设备所施加的液体压力产生振动力驱动的振动台,简单地说液压振动台是把液压能转换能动能的振动台。
压电振动台由压电元件的压电效应产生振动力驱动的振动台。
磁致伸缩振动台由磁致伸缩元件的磁致伸缩效应产生振动力驱动的振动台。
振动试验为了介试件在振动条件下的响应疲劳强度,工作性能所进行的试验。
共振试验在试件的共振频率点上以一定的加速度值或位移值在规定的时间内进行的定频振动试验。
耐振试验用来确定试件在振动条件下的结构强度、疲劳性能及工作性能的试验。
模态试验为确定振动冲击系统模态参数所进行的振动试验。
冲击试验为评定试件承受冲击载荷能力的试验。
碰撞试验连续冲击试验及试件固定在冲击试验机台面上,使其按规定的加速度波形、脉冲持续时间,在规定时间内进行的连续冲击试验。
斜面冲击试验将放置包装件的滑车从一定高度从斜面上滑下撞击冲击表面,从而评定包装件承受水平冲击能力和包装对内装物保护能力的试验。
运输试验 将包装件以一定的方式置于运输工具上,在规定的装置载量,运输路线、行驶速度、运输距离与外界气候等条件下,评定包装承受压力、冲击、振动、摩擦、温度和湿度变化对内装物保护能力的综合试验。
第二章 振动及其描述(一)振动及其分类(1) 振动是物体围绕平衡位置进行往复运动的一种形式,通常用一些物理量(如位移、速度、加速度等)随时间变化的函数来表征振动的时间历程。
简单的说,振动可以认为是一个质点或物体相对于一个基准位置的运动,当这个运动在一定的时间间隔后仍精确地重复着,我们称之为周期振动。
周期振动可以用它的振动位移x(t)为时间t 的函数关系来表示 x(t)=x(t+T) (2-1)周期振动的波形可以是各种各样的,最简单的形式是简谐振动,当把它按时间函数描绘成曲线时可以用图2-1的正弦曲线表示图2-1周期振动的时间历程图中T 代表周期,即两个相邻的完整的运动状态所经历的时间。
周期的倒数称为频率Tf 1= (2-2) (2) 振动的分类(2-1)按振动产生的原因分自由振动: 当系统的平衡破坏、只靠其弹性恢复力来维持的振动。
振动频率就是系统的固有频率。
当有阻尼时,振动逐步衰减直到停止。
强迫振动: 在外部施加的激振力的持续作用下,系统受迫产生的振动。
振动的特性与外部施加的激振力的大小、方向和频率有关。
自激振动: 由于系统具有非振荡性能源和反馈特性,从而引起的一种稳定的周期性振动。
振动的频率接近系统的固有频率。
(2-2)按振动的规律分正弦振动(或称简谐振动):能用正弦(或余弦)函数描述其运动规律的周期性振动,振动的幅值和相位是随时间变化,并可以预测。
随机振动:不能用简单的函数(如正弦函数、余弦函数等)或其简单组合来表达其运动规律,而只能用统计方法来研究的非周期性振动。
振动的瞬时幅值事先不能精确地判断、但可以用随机过程来描述。
(2-3)按振动的自由度数目分单自由度振动:确定系统在振动过程中任何瞬时的几何位置只需要一个独立的坐标。
多自由度振动:确定系统在振动过程中任何瞬时的几何位置需要多个独立的坐标。
(二)正弦振动的描述正弦振动试验的目的是在试验室内模拟电工电子产品在运输、储存、使用过程中所遭受的振动及其影响,并考核其适应性。
主要用于飞机、车辆、船舶、汽车和家电行业的振动试验。
(1) 正弦振动的描述:正弦振动用下述数字方程式描述 X=X m sin(ωt+ϕ) (2-3)式中ω=2f π为角频率 (2-4)t 时间ϕ 初相角X m 质点离开基准位置的最大位移(亦称单振幅位移)当我们研究单一振动初相角为0的正弦振动时则(2-3)式变为X=X m sin ωt (2-5)其波形如图(2-2)所示图2-2正弦振动的时间历程振动的大小通常可用振动参数如频率、位移、速度和加速度等不同量值来表征,只要是正弦振动规律,各参量就有固定的数学关系。
由于运动质点的速度是位移对时间的变化率,所以振动速度V 可以将位移函数求导得到)2sin()2sin(cos πωπωωωω+=+===t V t X t X dt dx V m m m (2-6) 式中m m m fX X V πω2== (2-7)同样,运动质点的加速度a 是速度对时间的变化率a =)sin()sin(2πωπωω+=+=t a t X dtdv m m (2-8) 式中m m m X f X fv a 22242πωπ=== (2-9)由(2-5)式、(2-6)式、(2-8)式可见:不论我们研究的是位移、速度或加速度其振动的形式和周期是一样的,只是其幅值和相位不同,即速度超前位移90°相角,而加速度又超前速度90°相角。
就能量而言,正弦振动试验的能量集中在某一频率上,而不是幅值对频率的连续谱,如图2-3图2-3正弦振动的能量谱图记住(2-4)式、(2-7)式、(2-9)式是很重要的,它将帮助人们在已知a m 、V m 、X m 、f 四个参量中任何两个参量的情况下,计算出另一参量。
在振动的描述中,常用下列量纲X m ——毫米(mm)a m ——重力加速度(g) g=9.8m/s 2f ——赫兹这时有a m =m X f 2502 (2-10) 例如 当振动频率f=50Hz ,振幅Xm=1mm(单振幅)则其对应的加速度a m 为222/98)(10125050250s m g X f a m m ==×== 为了表达方便,本文下述表达a m 、X m 、V m 均以相应的a 、X 、V 表示,均表示峰值。
(2) 波形峰值、有效值和平均绝对值在对正弦周期振动进行研究时常用峰值来描述。
峰值定义为波形的基准位置到波峰的距离,在振动试验中习惯称为振幅用X 表示或称单振幅。