动态采集实验(振动试验)-南航

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。

大量级振动试验分析与应用研究在航空航天产品的验收和鉴定试验中，经常遇到振动时间短、量级大的振动条件，正确地把产品、振动条件、试验人员、试验设备融合到最佳状态是保证试验结果可靠性的重要一环。

标签：振动试验；大量级振动条件；最佳试验状态引言振动试验是力学环境试验中的一种，它是在实验室模拟产品周转、贮存和使用中各种振动环境，以验证产品环境适应性的有效方式。

在航空航天产品的验收和鉴定试验中，经常遇到振动时间短、量级大的振动条件，此类振动试验不仅对控制精度要求非常高，而且对设备的损伤也很大，为了能顺利可靠地完成此类试验，就需要检测人员根据产品的特点，结合试验条件，运用和处理好试验设备，做好大量级试验的一切细节工作。

1 仪器设备的选择1.1 振动台的选择（1）随机振动中随机推力的计算式中：Fr为随机推力；Σm为振动台系统的质量、夹具和产品质量的总和；arms为随机振动的加速度总均方根。

总均方根值的计算方法：随机振动功率谱均方根值是其谱密度曲线下的总面积的开方。

工程上功率谱总均方根值arms的计算公式为式中：f1为试验规范谱的起始频率（Hz）；f2为试验规范谱的终止频率（Hz）；Gpsd（f）为试验规范谱的幅值（g2/Hz）。

根据式1-1计算出需要的推力，然后尽可能选择比计算结果大1.5倍以上推力的振动台。

有些振动台随机振动试验时振动台推力只能达到满推力的70%（要看设备使用说明书），最好再乘以0.9的安全系数。

（2）正弦振动各参数关系正弦振动的大小通常可用振动参数如频率、位移、速度和加速度不同量值来表征，只要是正弦振动规律，各参量就有固定的数学关系。

式中am为最大加速度（g），g=9.8m/s2；Xm为最大位移（亦称单振幅位移）（mm）；Vm为最大速度（m/s）；f为频率（Hz）。

如果是正弦扫描振动，振动台的选择一定要考虑到低频段最大幅值的制约，不因台体的相对运动可能造成超位移的情况；最大速度的制约，因为交越点容易超速度的情况；最大加速度的制约。

航空航天工程中的结构强度与振动分析航空航天工程中的结构强度与振动分析是确保飞行器结构安全可靠的重要一环。

航空航天工程中的结构强度主要涉及材料的力学性能和结构的设计，而振动分析则关注飞行器在运行过程中的振动特性。

本文将对航空航天工程中的结构强度与振动分析进行详细探讨。

航空航天工程中的结构强度分析是确保飞行器能够承受各种运行工况下的外部载荷而不产生破坏的关键因素之一。

在结构强度分析中，首先需要对所使用的材料进行力学性能测试和分析。

这些测试可以确定材料的弹性模量、屈服强度、断裂韧性等关键参数，为结构设计和强度分析提供依据。

在结构设计中，通常采用有限元分析（FEA）方法进行强度评估。

有限元分析是一种数值计算方法，可以将实际结构根据模型简化为有限数量的单元，从而可以对结构受力情况进行模拟和分析。

在有限元分析中，需要考虑外部载荷、材料特性、结构连接方式等因素，并进行静力学和动力学分析，以评估结构在各种工况下的强度。

除了结构强度外，振动分析也是航空航天工程中的重要部分。

振动分析主要关注飞行器在运行过程中的振动特性，包括模态分析、谐振频率分析和响应分析等。

模态分析可评估结构的固有振动频率和模态形态，有助于减少结构的共振情况，提高结构的安全性。

谐振频率分析则是通过计算结构的各个振动模态和频率，确定存在任何可能造成结构失稳的谐振频率。

响应分析则是分析结构在受到外力激励时的响应情况，以评估结构的动态性能。

为了确保结构强度和振动特性的准确分析，航空航天工程中通常采用先进的计算工具和实验测试相结合的方法。

计算工具包括有限元软件、振动分析软件等，可以进行具体结构的数值分析。

而实验测试则通过在实验室或飞行器上进行模拟测试，获取结构强度和振动特性的相关数据。

除了结构强度与振动分析，航空航天工程中还需要考虑失效分析和可靠性评估等因素。

失效分析为研究结构的损伤、疲劳和断裂提供了基础，以确保结构的安全寿命。

可靠性评估则是评估结构在使用寿命内的可靠性和健壮性，从而确定设计的合理性。

振动测试技术模态实验报告It was last revised on January 2, 2021研究生课程论文(2013-2014学年第二学期)振动测试技术研究生：模态试验大作业0 模态试验概述模态试验（modal test）又称试验模态分析。

为确定线性振动系统的模态参数所进行的振动试验。

模态参数是在频率域中对振动系统固有特性的一种描述，一般指的是系统的固有频率、阻尼比、振型和模态质量等。

模态试验中通过对给定激励的系统进行测量，得到响应信号，再应用模态参数辨识方法得到系统的模态参数。

由于振动在机械中的应用非常普遍。

振动信号中包含着机械及结构的内在特性和运行状况的信息。

振动的性质体现着机械运行的品质，如车辆、航空航天设备等运载工具的安全性与舒适性；也反映出诸如桥梁、水坝以及其它大型结构的承载情况、寿命等。

同时，振动信号的发生和提取也相对容易因此，振动测试与分析已成为最常用、最基本的试验手段之一。

模态分析及参数识别是研究复杂机械和工程结构振动的重要方法，通常需要通过模态实验获得结构的模态参数即固有频率、阻尼比和振型。

模态实验的方法可以分为两大类：一类是经典的纯模态实验方法，该方法是通过多个激振器对结构进行激励，当激振频率等于结构的某阶固有频率，激振力抵消机构内部阻尼力时，结构处于共振状态，这是一种物理分离模态的方法。

这种技术要求配备复杂昂贵的仪器设备，测试周期也比较长；另一类是数学上分离模态的方法，最常见的方法是对结构施加激励，测量系统频率响应函数矩阵，然后再进行模态参数的识别。

为获得系统动态特性，常需要测量系统频响函数。

目前频响函数测试技术可以分为单点激励单点测量( SISO)、单点激励多点测量( SIMO) 、多点激励多点测量( MIMO)等。

单点激励一般适用于较小结构的频响函数测量，多点激励适用于大型复杂机构，如机体、船体或大型车辆机构等。

按激励力性质的不同，频响函数测试分为稳态正弦激励、随机激励及瞬态激励三类，其中随机激励又有纯随机、伪随机、周期随机之分。

浅谈GJB 150A振动试验部分的几点改进朱耀航天科工防御技术研究试验中心（航天二院201所）一、引言从1986年GJB150（参考MIL-STD-810Ｃ）发布到2009年GJB 150A（主要参考MIL-STD-810Ｆ，部分参考MIL-STD-810Ｇ）的发布，中间间隔了13年的时间（在这段时间里美军标MIL-STD-810更新了C、D、E、F、G共５个版本），由于时间跨度较大，两版国军标也存在较大区别，同时由于新军标推出时间较短，因此也有必要对GJB 150A的改进做一个简单的介绍。

二、GJB 150A总结改进简述整体上GJB 150A相对于GJB150最大的变化就是结构形式（或编排方式）发生了变化。

刚开始制定GJB150时是参考美军标MIL-STD-810C进行的，因此GJB150最初也是一个单纯的环境试验标准，主要内容就是对环境试验条件、试验设备和具体的试验方法做出规定和限制。

从810D开始，810标准便逐渐转变为裁减标准，由于GJB 150A主要是参考810F制定的，因此与150相比，150A不再对具体试验方法进行规定，而是给出一个总的裁减标准，把不同的环境条件都放进了附录。

具体表现就是不再提供具体的试验条件和试验项目顺序，而是提供一个如何进行试验的技术指导同时利用附录提供了一些基本数据和参考方法，与150标准相比，150A不能直接引用，试验的开展具有更大的灵活性，因而对相关人员提出了更高的要求。

关于GJB 150A的总体改动在此不作详述，想深入了解的可以参考祝耀昌等人的文章[1]。

在此，主要对GJB150.16A（振动试验）的改进进行说明，由于标准中振动试验部分本身内容过多，在此仅对GJB150.16A中改动较大的两个地方进行说明。

三、振动试验控制振动试验一般是指在实验室条件下产生一个可以人为控制的振动环境以模拟被试产品在实际使用过程中所经历的振动环境。

显然，振动试验的有效性取决于实验室条件下产生的振动环境与实际振动环境的相似程度，因此就必须对振动试验进行一定的控制以保证其有效性。

航空装备环境振动试验应用要点解析发布时间：2022-09-08T00:40:20.019Z 来源：《科学与技术》2022年第9期作者：罗旭东张帆罗晶菁[导读] 本文依据GJB 150.16A-2009，从振动试验方法剪裁、试验程序选择、试验夹具设计、试验设备安排等几个方面，对航空装备环境振动试验应用要点进行了解析。

罗旭东张帆罗晶菁中航西安飞机工业集团股份有限公司，西安 710089摘要：本文依据GJB 150.16A-2009，从振动试验方法剪裁、试验程序选择、试验夹具设计、试验设备安排等几个方面，对航空装备环境振动试验应用要点进行了解析。

关键词：振动；剪裁；程序。

1 引言振动环境对产品不利影响主要体现在结构疲劳、结构磨损、功能/性能的下降或丧失等方面。

有统计数据表明：在产品故障中有52%是由环境作用引起的，而在这52%的故障中，振动环境引起的故障占27%左右，由此可见，振动环境对产品的影响是非常大的，因此任何产品的研制生产中都离不开振动试验，如在可靠性试验、环境应力筛选（ESS）和环境试验中，振动试验都是不可或缺的项目。

随着工业的不断发展，环境振动试验在控制产品质量中发挥了越来越重要的作用，有效地提高了产品可靠性[1]。

本文依据GJB 150.16A-2009，从振动试验方法剪裁、试验程序选择、试验夹具设计、试验设备安排等几个方面，对航空装备环境振动试验应用要点进行了解析。

2 研究背景GJB 150.16A－2009是一个通用试验方法，其适用范围不限于振动环境试验，而是适用于需要施加振动载荷的所有试验类型，如常用的可靠性试验、寿命试验等其他试验类型，但是，在将该方法应用到环境试验以外的其他试验类型中去时，其试验程序和试验量值应根据试验目的不同在GJB 150.16A－2009规定的基础上进行调整。

3 航空装备环境振动试验应用3.1 振动试验方法剪裁振动试验方法的剪裁包括三个方面的剪裁，即选择振动环境类别、选择试验程序和确定试验量级与试验持续时间。

第1篇一、实验目的1. 了解振动和噪声检测的基本原理和方法；2. 掌握振动和噪声检测仪器的使用方法；3. 分析振动和噪声检测数据，评估振动和噪声对环境和人体的影响。

二、实验原理1. 振动检测原理：通过测量物体在特定方向上的振动加速度、速度或位移，来判断物体振动情况。

2. 噪声检测原理：通过测量声压级、频谱分析等参数，来判断噪声的强度和频率分布。

三、实验仪器与设备1. 振动检测仪器：振动加速度计、振动速度计、振动位移计等；2. 噪声检测仪器：声级计、频谱分析仪等；3. 测量工具：尺子、量角器等；4. 实验环境：实验室、室外等。

四、实验步骤1. 振动检测实验（1）将振动加速度计、振动速度计、振动位移计等仪器安装在待测物体上，确保仪器固定牢固；（2）开启仪器，调整测量参数，如测量范围、采样频率等；（3）启动待测物体，记录振动数据；（4）关闭待测物体，整理实验数据。

2. 噪声检测实验（1）将声级计、频谱分析仪等仪器放置在待测位置；（2）开启仪器，调整测量参数，如测量范围、采样频率等；（3）记录噪声数据；（4）关闭仪器，整理实验数据。

五、实验结果与分析1. 振动检测结果分析（1）根据振动加速度、速度、位移数据，绘制振动曲线；（2）分析振动频率、振幅、相位等参数，评估振动对环境和人体的影响。

2. 噪声检测结果分析（1）根据声压级、频谱分析数据，绘制噪声曲线；（2）分析噪声强度、频率分布等参数，评估噪声对环境和人体的影响。

六、实验结论1. 通过本次实验，掌握了振动和噪声检测的基本原理和方法；2. 了解了振动和噪声检测仪器的使用方法；3. 分析了振动和噪声检测数据，评估了振动和噪声对环境和人体的影响。

七、实验注意事项1. 实验过程中，注意仪器的安全操作，避免损坏仪器；2. 实验数据应准确记录，确保实验结果的可靠性；3. 实验环境应保持安静，避免外界干扰；4. 实验结束后，及时整理实验器材，保持实验室整洁。

八、实验总结本次实验对振动和噪声检测进行了实践操作，提高了我们对振动和噪声检测原理、方法和仪器的认识。