随机振动及试验技术随机振动试验和控制技术共60页文档
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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。
德国标准1999年11月非卖的赠阅本即使是内部需要也不得翻印。
ICS 17.160;45.060.01铁路应用-机车车辆设备-冲击和振动试验(IEC 61373:1999)德文版EN 61373:1999欧洲标准EN 61373:1999有着等同于德国标准的地位。
开始生效的时间欧洲标准EN 61373已于1999年4月1日通过。
出版的标准内容形成E DIN IEC 9/335/CD(VDE 0115第106部分)。
续第2和第3页,该标准共33页德国标准化研究所DIN和VDE(DKE)中的德国电工委员会© DIN指的是德国标准化研究所协会VDE指的是电工技术、电子技术和信息技术协会版权所有,不得翻印。
任何形式的翻印必须征得DIN,柏林,和VDE,美茵河畔的法兰克福的同意。
DIN EN 61373(VDE 0115第106部分):1999-11前言该标准为欧洲标准EN 61373“铁路应用-机车车辆设备-振动和冲击试验”的德文版,出版日期为1999年4月。
国际标准IEC 61373:1999-01的条款由IEC/TC9“电气铁路设备”起草,CENELEC未作任何修改将其采纳为欧洲标准。
在德国,该标准由DIN(德国标准化研究所)和VDE(DKE)( 电工技术、电子技术和信息技术协会)中的德国电工委员会的K351“铁路的电力设备”的AK 351.0.5“绝缘配合和环境条件”归口。
至于标准条款中非详细引用(例如引用的标准没有给出出版日期,没有指出章节号、某张表格、某个图等)的情况,引用标准指的是相关标准的最新版本。
随后再次给出了引用的标准与相关德国标准的关系。
到该标准出版之日为止,给出的这些版本有效。
IEC已于1997年修改了IEC标准的编号。
在至今仍使用的标准号前加上60000。
例如,IEC 68现在就变成了ICE 60068。
附录NA(供参考)文献引用DIN EN 60068-2-27 环境试验—第2部分:试验;Ea试验和导则:冲击(IEC 60068-2-27:1987);DIN EN 60068-2-47 环境试验-第2部分:试验;元件、设备和其它技术产品在冲击(Ea)、碰撞(Eb)、振动(Fc和Fd)和加速等动态试验中的固定和导则(IEC 60068-2-47:1982);EN 60068-2-47:1993德文版DIN EN 60068-2-64 环境试验-第2部分:试验方法;Fh试验:振动、宽频带随机振动(数字控制的)和导则(IEC 60068-2-64:1993+1993报告);EN 60068-64:1994德文版DIN EN 61373(VDE 0115第106部分):1999-11 附录NB(供参考)英德术语对照欧洲标准EN 61373 CEN1999年4月ICS 45.060德文版铁路应用机车车辆设备振动和冲击试验(IEC 61373:1999)CENELEC(欧洲电工标准化委员会)于1999年4月1日通过该欧洲标准。
RTCA, Inc1828 L Street, NW, Suite 805华盛顿,哥伦比亚特区20036RTCA/DO-160E机载设备的环境条件和试验方法第八章振动重要提示本章中所包含的信息对于所有的试验方法都是适用的,包括在其他章节中所描述的试验方法。
附录A适用于既定环境试验的实施。
批准日期2004年12月9日替代RTCA/DO-160D提出:SC-1358.0 振动8.1试验目的本试验目的为验证待试设备在适当的安装位置上经受规定类别的振动量值时是否符合相关设备性能标准(包括耐久性要求)。
8.2 适用范围以下振动试验适用于螺旋桨推进的固定翼飞机、涡轮喷气飞机、使用涡桨发动机的固定翼飞机、使用桨扇发动机的固定翼飞机和直升机。
本节定义的振动试验是为了验证待试设备是否符合其性能标准。
试验内容的选择取决于以三因素:(1) 飞机类型;(2)试验类别;(3)设备在飞机上的安装位置。
具体要求和步骤在以下章节叙述。
8.2.1 振动试验分类适用类别(类别系列)的选择于设备符合其性能标准的要求程度。
固定翼飞机上的机载设备需进行标准试验和鲁棒试验。
是否进行高量值短时振动试验取决于设备性能的要求。
安装于直升机的机载设备,只需进行鲁棒振动试验。
8.2.1.1标准振动试验( S类)本试验验证固定翼飞机上机载设备在飞机正常飞行时遇到的振动环境中是否能够满足其功能要求。
8.2.1.2健壮振动试验( R类、U类和U2 类)本试验目的为验证设备在经受振动环境时能正常工作,且在经受相当强度的振动环境后仍能正常工作。
鲁棒振动试验同时验证了设备的功能和结构完整性。
所有需要承受长时间振动环境的机载设备都需进行鲁棒振动试验,以验证其对振动环境的承受能力。
设备技术要求需明确该设备是否需进行鲁棒振动试验。
对于安装在未知旋翼频率的直升机上的设备要进行U类和U2类试验。
8.2.1.3高量值短时振动试验( H类、Z 类)高量值瞬间振动环境发生在固定翼飞机的发动机叶片折断时,此为固定翼飞机的异常状态。
随机振动中Grms值的计算2016年08月06日 17:59:38对于随机振动试验中许多人不了解总均方根加速度Grms及功率谱密度PSD之间如何转换,现介绍一下简单的计算方法,为大家做一个参考:随机振动目标谱图例振动试验中关于Grms值的计算,对于判定现有设备能否满足试验要求及开展是必需的。
一、随机振动及其参数随机振动是一种波形杂乱,给定时刻其瞬时值不确定,波形随时间呈不规律变化的振动。
随机振动是由若干正弦振动组成,各正弦振动的振幅与相位变化随时间变化具不可预测性。
不能用振动测量中常用的振动幅、频率、相位等来表示,通常随机振动试验的试验条件(严酷等级)是由试验频率范围(Hz)、功率谱密度(g2/Hz)、功率谱密度的频谱、总均方根加速度(Grms)、试验时间四个参数组成。
二、相关概念1)方根均值在f1和f2区间内单值函数的方均根值,是在该区间内的函数值的平方的平均值的平方根值。
通常用rms表示。
2)总均方根加速度(Grms):均方根加速度指通过频谱曲线下面的面积开根号的值。
一般振动试验标准中会提供相关值做参考。
3)功率谱密度(PSD):功率谱密度指随机信号的各个频率分量所包含的功率(或称能量)在频域上是怎样分布的,通常用 PSD 表示,单位为g2/Hz。
它在频域上分布的曲线图称谱图(简称谱)。
横坐标为频率,纵坐标为功率谱密度g2/Hz(称功率谱)。
4)加速度谱密度(ASD):表示随机信号的各个频率分量所包的加速度方均值在频域上是怎样分布的。
通常用ASD表示,单位:m2/s3或是(m/s2)2/Hz。
加速度谱密度与功率谱密度换算关系:1 g2/Hz=(9.8 m/s2)2=96.04 m2/s3三、计算Grms上图中含有平直谱(A1),梯形谱(A1+A3),上升谱(A2),下降谱(A3)。
1)平值谱的计算,PSD值乘以频率之差得到A1的面积。
A1=0.1*(1000-100)=992)上升谱面积A2计算公式:功率谱密度:PSDj=0.1初始频率:fi=10末端频率:fj=100斜率:m=3A2=(0.1*100)/(3/3+1)*[1-(10/100)^(3/3+1)]=4.95下降谱面积A3计算公式:功率谱密度:PSDj=0.1初始频率:fi=1000末端频率:fj=2000斜率:m=6A3=0.1*1000*(1-1/2)=50总面积:Grms2=A1+A2+A3=99+4.95+50=153.95上述值经过开方可以得到:Grms=12.40g这几个公式可以在EXCEL表中输入,在需要用的时候只要将相关数据输入即可直接得到。
随机振动理论综述摘要:本文对随机振动理论在现代工程中的应用以及该理论在现阶段的发展做了简要的论述,还简单的说明了随机振动在抗震方面的应用。
此外,还介绍了对随机振动理论的分析和计算的方法。
最后具体的阐述了随机振动试验的类型和方法。
关键词:随机振动、抗震分析、试验1、引言随机振动是一门用概率与统计方法研究受随机载荷的机械与结构系统的稳定性、响应、识别及可靠性的技术学科。
[1]20世纪50年代的中期,为解决航空与宇航工程中所面临的激励的随机性,将统计力学、通讯噪声及湍流理论中已有的方法移植到机械振动中来,初步形成了随机振动这门学科。
[2] 1958年在美国麻省理工学院举办的随机振动暑期讨论班以及该讨论班文集的出版可认为是随机振动作为一门学科诞生的标准,此后,随机振动在环境测量、数学理论、振动引起的损伤、系统的识别与诊断、试验技术以及结构在随机荷载下的响应分析与可靠性研究等方面都有了很大的发展。
随机振动理论是机械振动或结构动力学与概率论相结合的产物,而作为一种技术学科乃是由工程实践需要而产生并为工程实践服务的。
近10年来,在理论基础、分析方法、数值计算、信号分析测试技术和实验研究、载荷分析、环境减振降噪、设计优化、故障诊断、工程可靠性分析等诸多方面,得到了全方位的发展,结构工程、地震工程、海洋工程、车辆工程、包装工程、机械工程、飞行器、土木工程等方面有了广泛的应用,并与其它相关学科如非线性振动、有限元方法等相结构交叉而产生新的生长点,如非线性随机振动,随机分叉与随机浑沌,随机有限元等方面并取得长足进展,跟上了国际的发展潮流,有些研究达到了国际先进水平,在国际学术交流中发挥了影响。
[3]近20年来,我国在随机振动领域做出了多项具有国际影响的突破性成果,包括虚拟激励法、复模态理论、FPK方程的哈密顿理论体系和非线性随机系统的密度演化理论等方面的贡献。
作为机械振动或结构动力学与概率论及其分支相结合的产物,随机振动是关于机械或结构系统对随机激励的稳定性、响应及可靠性的一整套理论的总称,是现代应用力学的一个分支。