振動試驗方法介紹
1.1振動測試
環(huán)境振動測試中，振動測量包括兩類：
一是對引起噪聲輻射的物體振動測量；
二是對環(huán)境振動測量。
最常使用振動方式可分為正弦振動(Sine vibration)及隨機振動(Random vibration)兩種
1.2 振動試驗工程背景
a：現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的制作工藝越來越復雜
b：產(chǎn)品的使用范圍越來越廣
c：復合材料的應用越來越多
d：產(chǎn)品的可靠性要求越來越高
1.3 振動試驗目的
a：研制試驗：用于確定裝備的特性，暴露設計和構(gòu)造的不足及評價糾正措施
b：鑒定試驗：確定裝備是否滿足特定環(huán)境要求
c：功能試驗：驗證裝備暴露在最惡劣的運行環(huán)境條件下是否能正常工作
d：耐久試驗：對環(huán)境壽命周期高精度的模擬
e：可靠性試驗：獲得裝備失效率的統(tǒng)計規(guī)律,試驗件通常較多
1.4 振動控制器
振動控制儀的主要技術指標：
正弦振動控制：a、頻率范圍
b、頻率穩(wěn)定度
c、掃描功能
d、壓縮的動態(tài)范圍
e、測振指示精度
f、控制精度
隨機振動控制：a、頻率范圍
b、頻率分辨率
c、動態(tài)范圍
d、均衡精度
e、回路時間
1.5振動臺
（1）機械式振動臺
直接作用式：凸輪驅(qū)動工作臺
慣性式：偏心質(zhì)量塊旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作為激振力
優(yōu)點：價格低廉、工作可靠、載荷和推力大
缺點：工作頻率范圍窄，加速度失真較大?？蓾M足試驗方法中低頻段試驗要求
（2）電液式振動試驗臺
原理：通過能量轉(zhuǎn)換裝置，將油泵流出的高壓流體的能量轉(zhuǎn)換成激振力
優(yōu)點：下限頻率低，易于實現(xiàn)大推力，載荷重，位移大
缺點：設備復雜，價格昂貴，對基礎要求高。可滿足試驗方法中低、中頻段的試驗要求
（3）電動式振動試驗臺
原理：恒定磁場和位于磁場中通有一交變電流的線圈相互作用，產(chǎn)生激振力
優(yōu)點：工作頻帶寬，振動波形好，易于自動控制，操作調(diào)節(jié)方便
缺點：結(jié)構(gòu)復雜，價格較貴，載荷和工作臺面較小?？蓾M足試驗要求中5Hz以上的各頻段試驗要求
1.6正弦振動試驗
主要用途：（1）模擬激勵源是周期函數(shù)的振動
（2）搜尋結(jié)構(gòu)共振頻率
（3）考核試件的疲勞強度
（4）與隨機振動疊加產(chǎn)生模擬實際環(huán)境的振動（SOR－直升機、汽車發(fā)動機艙）
1.7 正弦振動試驗—分類
（1）定頻正弦振動試驗：正弦振動頻率始終不變的試驗叫定頻正弦振動試驗
（2）掃頻正弦振動試驗：正弦掃頻試驗中頻率將按一定的規(guī)律發(fā)生變化，而振動量級是頻率的函數(shù)
正弦掃描搜尋找共振頻率，在共振頻率定頻駐留，考核疲勞強度。
1.8 隨機振動試驗方法
隨機振動試驗特點：為什么隨機信號能控制
a、所有試驗頻率成分同時激振而且在各頻率的輸入振幅是隨機變化的
b、從時間軸上看，隨機振動試驗為多次瞬間隨機振動的疊加，從試驗曲線上看，測點響應曲線的每一幀都不同
c、數(shù)學模型更為復雜，控制設備要求較高
d、更加符合真實環(huán)境激勵
隨機振動試驗應用范圍：
a、模擬車輛實際行駛過程中受到的振動
b、模擬地震時的振動
c、模擬飛行器發(fā)動機運行時的振動
d、模擬流體的紊流引發(fā)的振動
1.9 隨機振動試驗方法
隨機振動假設：平穩(wěn)、各態(tài)歷經(jīng)、高斯分布
平穩(wěn)---統(tǒng)計特性與時間無關
各態(tài)歷經(jīng)---每個子樣可以代表過程的統(tǒng)計特性
高斯分布---瞬時加速度值的概率密度函數(shù)符合高斯分布
嚴酷等級---頻率范圍、加速度譜密度、總均方根、持續(xù)時間
隨機振動中的計算：
隨機振動試驗條件的設置：
頻率范圍－－輸入試驗頻率的上下限
分辨率 －－最大頻率與譜線數(shù)之比
自由度數(shù)－－統(tǒng)計中獨立變量的個數(shù)
譜設置 －－按照試驗規(guī)范將譜型輸入至控制器
容差設置－－推薦報警限為±3dB與中斷限±6dB
1.10 混合振動試驗方法
模擬真實的工作環(huán)境－－寬帶隨機＋正弦和或/窄帶隨機
（1）正弦疊加隨機振動（SOR）
（2）隨機疊加隨機振動（ROR）
（3）正弦疊加隨機再疊加隨機振動（SROR）
特點：
SROR 模式下，寬帶隨機的振動量級較小，窄帶隨機和正弦振動量級較大
ROR 模式下，可用實現(xiàn)輸出較小的激振力進行較大量級的振動
應用范圍：
a、適合模擬復雜激勵下的振動試驗
b、可分段完成的大量級振動試驗
1.11沖擊試驗方法
沖擊環(huán)境來自于彈性體之間的機械撞擊
沖擊環(huán)境：
a、運輸過程中的隨機性彈跳沖擊
b、操作過程中的意外敲擊、震搖、跌落
c、利用沖擊能的受控沖擊環(huán)境
d、化學能或其他能量的突然釋放
沖擊試驗中的等效損傷原則
電工電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強度和性能穩(wěn)定性與產(chǎn)品響應的應力直接相關。--在彈性極限內(nèi)，產(chǎn)品受到的應力相同，其變形相同，所以表現(xiàn)的故障也相同。
沖擊故障類型
a）結(jié)構(gòu)變形
b）安裝松動產(chǎn)生裂紋甚至斷裂
c）電氣連接松動，接觸不良，使得產(chǎn)品工作性能不穩(wěn)定。
d）產(chǎn)品內(nèi)部各單元的相對位置發(fā)生變化，造成性能下降，甚至元器件破裂，使其無法工作。
1.12振動試驗方法
試驗條件的獲取：實測數(shù)據(jù)、類似產(chǎn)品、相關標準
常用標準：
軍工產(chǎn)品：GJB150、MIL－STD－810F
電子產(chǎn)品：GB/T2423、IEC60068
汽車零部件：ISO16750、GM3127
軌道交通：IEC61373、TB3058
包裝運輸：GB/T4857、ASTM、ISTA
振動試驗的共性問題
邊界條件的模擬：
（1）正確模擬邊界條件，才能保證試驗的正確性－夾具
（2）激勵試驗時不需模擬實際邊界條件－ESS
傳感器的安裝位置：
控制點－－夾具上試件與夾具的結(jié)合面，靠近固定點。
測量點－－試件上剛度較大的位置，避免局部薄壁振動。
振動、溫度與濕度的綜合－－模擬工作環(huán)境、溫度引起材料性能的改變、振動傳遞特性變化
溫度與振動綜合－－傳感器靈敏度變化的影響
多維振動試驗－－更加真實模擬實際環(huán)境