1、    振動(dòng)試驗(yàn)分析    徐楊坤摘 要 本文介紹了正弦振動(dòng)和隨機(jī)試驗(yàn)的試驗(yàn)方法，試驗(yàn)?zāi)康摹A具要求、專業(yè)術(shù)語和試驗(yàn)具體實(shí)施方法等。關(guān)鍵詞 正弦振動(dòng) 隨機(jī)振動(dòng) 振動(dòng)夾具：tb936：a0概述電子產(chǎn)品在實(shí)際運(yùn)輸，使用過程中不可避免的會(huì)遇到振動(dòng)碰撞的情況。所以在產(chǎn)品研發(fā)和驗(yàn)收工作中都會(huì)考慮產(chǎn)品進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)。目前單向振動(dòng)試驗(yàn)主要分隨機(jī)振動(dòng)和正弦振動(dòng)兩種。本文主要介紹振動(dòng)試驗(yàn)的兩種試驗(yàn)方法和具體振動(dòng)過程中的注意事項(xiàng)。1專業(yè)術(shù)語傳感器的安裝對(duì)試驗(yàn)來說很重要，這里重點(diǎn)介紹關(guān)于傳感器安裝的專業(yè)術(shù)語。固定點(diǎn)：樣品與夾具或振動(dòng)臺(tái)面的連接點(diǎn)，通常是使用中固定樣品的點(diǎn)。（如果

2、是實(shí)際安裝結(jié)構(gòu)的一部分作夾具使用，則取安裝結(jié)構(gòu)和振動(dòng)臺(tái)面接觸的部分作固定點(diǎn)，而不取樣品和振動(dòng)臺(tái)面接觸的部分作固定點(diǎn)。當(dāng)樣品是帶包裝的產(chǎn)品時(shí)，樣品與振動(dòng)臺(tái)接觸表面可視為固定點(diǎn)）檢查點(diǎn)：位于夾具、振動(dòng)臺(tái)或樣品上，盡量靠近固定點(diǎn)，且在任何情況下都要與固定點(diǎn)嚴(yán)格剛性連接。試驗(yàn)的要求是通過若干檢查點(diǎn)來保證的。控制點(diǎn)： 從檢查點(diǎn)中選出的點(diǎn)，其信號(hào)用于試驗(yàn)控制，以滿足本部分的要求。單點(diǎn)控制：采用來自基準(zhǔn)點(diǎn)上傳感器的信號(hào)，使該信號(hào)保持在規(guī)定的振動(dòng)量級(jí)上實(shí)現(xiàn)控制的方法。多點(diǎn)控制：采用來自各檢查點(diǎn)上傳感器信號(hào)進(jìn)行控制的方法。（注：信號(hào)是采用連續(xù)的算術(shù)平均或采用比較技術(shù)來處理，根據(jù)按有關(guān)規(guī)范來決定）2振動(dòng)的種類隨機(jī)

3、振動(dòng)是一種規(guī)律顯示出相當(dāng)?shù)碾S機(jī)性而不能用確定性的函數(shù)來表達(dá)，只能用概率和統(tǒng)計(jì)的方法來描述的振動(dòng)。比如路面凹凸不平使行駛的汽車產(chǎn)生隨機(jī)振動(dòng)，水浪使船產(chǎn)生的隨機(jī)振動(dòng)，地震對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的隨機(jī)振動(dòng)等等。隨機(jī)振動(dòng)在實(shí)際運(yùn)用過程中通常用于產(chǎn)品識(shí)別應(yīng)力累積效應(yīng)和特定功能的退化。正弦振動(dòng)分定頻振動(dòng)和掃頻振動(dòng)兩種試驗(yàn)。定頻振動(dòng)是一種振動(dòng)頻率始終不變的正弦振動(dòng)，一般模擬轉(zhuǎn)速固定的旋轉(zhuǎn)機(jī)械引起的振動(dòng)，或者結(jié)構(gòu)固有頻率處的振動(dòng)。掃頻試驗(yàn)是掃頻試驗(yàn)是指在試驗(yàn)過程中維持一個(gè)或兩個(gè)振動(dòng)參數(shù)（位移、速度或加速度）量級(jí)不變，而振動(dòng)頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)往復(fù)變化的試驗(yàn)。 正弦振動(dòng)試驗(yàn)一般考驗(yàn)的是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和搜索結(jié)構(gòu)的共振頻率。3

4、傳感器的安裝在進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)最重要的是要選擇好控制點(diǎn)，以不同的控制點(diǎn)做測(cè)試，測(cè)試結(jié)果也可能不同。控制點(diǎn)的選擇主要是從檢查點(diǎn)中選取，檢查點(diǎn)的選取注意事項(xiàng)有以下幾點(diǎn)：如果存在4個(gè)或4個(gè)以下的固定點(diǎn)，則每個(gè)都用作檢查點(diǎn)。對(duì)于帶包裝的產(chǎn)品包裝表面與振動(dòng)臺(tái)相接觸的固定點(diǎn)，如果在測(cè)試的頻率范圍內(nèi)振動(dòng)臺(tái)或夾具沒有發(fā)生共振，可以用一個(gè)檢查點(diǎn)。如果發(fā)生共振，就需要采用多點(diǎn)控制。如果存在4個(gè)以上的固定點(diǎn)，則有關(guān)規(guī)范規(guī)定4個(gè)具有代表性的固定點(diǎn)作檢查點(diǎn)用。在特殊情況下，例如對(duì)大型或復(fù)雜的樣品，如果要求檢查點(diǎn)不緊靠固定點(diǎn)則在有關(guān)規(guī)范中規(guī)定。當(dāng)大量的小樣品安裝在一個(gè)夾中時(shí)，或當(dāng)一個(gè)小樣品具有許多固定點(diǎn)時(shí)，為了導(dǎo)出控制信號(hào)

5、，可選用單個(gè)檢查點(diǎn)（即基準(zhǔn)點(diǎn)），但該點(diǎn)選自樣品和夾具的固定點(diǎn)而不選自?shī)A具和振動(dòng)臺(tái)的固定點(diǎn)。這僅當(dāng)夾具裝上樣品等負(fù)載后的最低共振頻率充分高過試驗(yàn)頻率的上限時(shí)才是可行的。4振動(dòng)夾具的要求振動(dòng)夾具主要是用來把樣品固定在振動(dòng)臺(tái)上的工裝。振動(dòng)夾具的制作需要符合要求，避免對(duì)產(chǎn)品造成共振和減震，必須剛性連接。在試驗(yàn)前對(duì)夾具進(jìn)行測(cè)試，夾具測(cè)試的主要內(nèi)容為：參數(shù)設(shè)置：采用正弦掃頻方法進(jìn)行具測(cè)試，可以采用正弦掃頻方法其參數(shù)設(shè)置應(yīng)滿足以下要求;掃頻速率1oct/min，定加速度或者位移，掃頻范圍：被試設(shè)備振動(dòng)試驗(yàn)的下限頻率上限頻率;合格判定：在整個(gè)頻率范圍內(nèi)，其檢測(cè)點(diǎn)上測(cè)得的容差范圍應(yīng)滿足以下要求：保持在規(guī)定振幅的

6、？0%以內(nèi);夾具在試驗(yàn)頻率范圍內(nèi)應(yīng)盡量避免共振，若無法避免時(shí)，應(yīng)分析試驗(yàn)時(shí)夾具共振對(duì)被試設(shè)備性能的影響。5試驗(yàn)具體實(shí)施正弦振動(dòng)試驗(yàn)一般分三個(gè)流程：初始檢查。振動(dòng)檢查是為了確定樣品的固有頻率點(diǎn)，用來確定耐久試驗(yàn)是選用定頻振動(dòng)還是掃頻振動(dòng)。如果選用定頻振動(dòng)可以確定定頻振動(dòng)的頻率點(diǎn)，為試驗(yàn)提供具體指標(biāo)。初始檢查的指標(biāo)一般與耐久循環(huán)試驗(yàn)的指標(biāo)相同，一般持續(xù)一個(gè)循環(huán)就夠了。做完初始檢查時(shí)應(yīng)該詳細(xì)記錄產(chǎn)品的危險(xiǎn)頻率。危險(xiǎn)頻率指的是樣品的共振頻率點(diǎn)和以及影響產(chǎn)品性能的頻點(diǎn)。耐久試驗(yàn)。耐久試驗(yàn)是整改試驗(yàn)的主要參數(shù)，我們一般得到的正弦指標(biāo)基本上都是耐久試驗(yàn)指標(biāo)，其中包括：頻率范圍、加速度/位移、掃頻速率和掃頻時(shí)

7、間/循環(huán)。產(chǎn)品的中間檢查一般也放在此階段。在上述初始檢查響應(yīng)中如果危險(xiǎn)頻率比較集中或者比較少的時(shí)候，我們可以選擇定頻振動(dòng)試驗(yàn)，頻率點(diǎn)就是危險(xiǎn)頻率。如果危險(xiǎn)不叫多/或者非常分散可以選擇掃頻振動(dòng)試驗(yàn)。定頻振動(dòng)試驗(yàn)和掃頻振動(dòng)試驗(yàn)一般只選一種就可以了。最終檢查。最終檢查是為了確定產(chǎn)品在經(jīng)受耐久試驗(yàn)后是否發(fā)生了改變，其結(jié)果需要和初始檢查進(jìn)行對(duì)比，用于確定產(chǎn)品是否適用于指標(biāo)規(guī)定的環(huán)境。整個(gè)試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行外觀性能等綜合檢查，通過前后對(duì)比，給出相對(duì)正確的結(jié)論。隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)流程如下：初始檢查。隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)一般不要求做初始響應(yīng)檢查。但是如果有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定需要做初始檢查也是可以進(jìn)行的。當(dāng)用正弦激勵(lì)時(shí)，有關(guān)規(guī)范應(yīng)

8、規(guī)定至少進(jìn)行一次覆蓋試驗(yàn)頻率范圍的掃頻循環(huán)，且掃頻時(shí)，振幅應(yīng)能轉(zhuǎn)換為隨機(jī)試驗(yàn)的加速度均方根值，以防止試驗(yàn)樣品的應(yīng)力比隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)中的大。應(yīng)采用1oct/min的掃頻速率以適用確定響應(yīng)的頻率與振幅。如果擔(dān)心引起結(jié)構(gòu)充分的諧振，則可能要用更快的掃頻速率掃頻，要求研究較慢掃頻速率或在已知共振附近的來回掃頻多次，但應(yīng)限制最小時(shí)間，以確保獲得所要求的結(jié)果。應(yīng)避免駐留時(shí)間過長(zhǎng)，此時(shí)振幅可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。用隨機(jī)方法進(jìn)行振動(dòng)響應(yīng)檢查時(shí)，應(yīng)考慮足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以使響應(yīng)的隨機(jī)變化達(dá)到最小。進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)試驗(yàn)應(yīng)使用隨機(jī)振動(dòng)的頻譜。在最低的共振頻率上-3db頻帶內(nèi)至少有5條譜線。當(dāng)采用隨機(jī)激勵(lì)時(shí)，加速度均方根值不應(yīng)

9、超過隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)中規(guī)定值的25%持續(xù)時(shí)間應(yīng)盡可能短，但至少應(yīng)足夠長(zhǎng)以保證自由度至少達(dá)到dof=120。如果定期觀察和記錄滿量程試驗(yàn)中的共振響應(yīng)，則不需要進(jìn)行特殊共振檢查。有關(guān)規(guī)范若有要求，試驗(yàn)樣品應(yīng)在該檢中處干運(yùn)行模式。因?yàn)樵囼?yàn)樣品運(yùn)行而無法評(píng)定機(jī)械振動(dòng)性能，應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)樣品沒有運(yùn)行時(shí)的附加振動(dòng)響應(yīng)檢查。在這個(gè)階段，應(yīng)檢查試驗(yàn)樣品以確定危險(xiǎn)頻率然后記錄。試驗(yàn)前預(yù)實(shí)驗(yàn)。在要求的指標(biāo)試驗(yàn)前，為了均衡的進(jìn)行分析，一般需要對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行低量值的隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)。時(shí)間一般如下：均分跟量值低于-12db的時(shí)候無限制，-12db -6db的時(shí)候不超過規(guī)定時(shí)間的1.5倍，-6db 0db的時(shí)候不超過規(guī)定時(shí)間的10%

10、。隨機(jī)振動(dòng)是規(guī)定時(shí)間不包含預(yù)實(shí)驗(yàn)時(shí)間。中間檢測(cè)。中間檢測(cè)是按照隨機(jī)振動(dòng)規(guī)定指標(biāo)100%運(yùn)行的試驗(yàn)階段，該階段為整個(gè)隨機(jī)試驗(yàn)的核心，中間檢測(cè)和功能檢測(cè)均在這個(gè)階段。最終檢測(cè)。在進(jìn)行初始檢查的情況下，也需要進(jìn)行最終檢測(cè)，按照初始檢查的指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比。如果未進(jìn)行初始檢查，則只不需要進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)。整個(gè)試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行外觀性能等綜合檢查，通過前后對(duì)比，給出相對(duì)正確的結(jié)論。6結(jié)束語通過上述結(jié)果，相信大家對(duì)隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)和正弦振動(dòng)試驗(yàn)都有了一個(gè)了解，在考慮到產(chǎn)品需要做什么振動(dòng)時(shí)可以有個(gè)參考。我們一般可以在進(jìn)行產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度測(cè)試時(shí)，可以優(yōu)先考慮正弦振動(dòng)。在進(jìn)行產(chǎn)品累計(jì)應(yīng)力損傷驗(yàn)證時(shí)，可以優(yōu)先考慮隨機(jī)振動(dòng)。參考文獻(xiàn)1 gb/t2423.56-2018，環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)fh：寬帶隨機(jī)振動(dòng)和導(dǎo)則s.2 gb/t2423.10-2019，環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)fc：振動(dòng)（正弦）s.科教導(dǎo)刊·電子版2020