振動測試與分析技術沈陽航空航天大學艾延廷2009年8月2018/107主要內容1.振動過程的時域和頻域描述2振動傳感器測量系統3頻率分析及數字信號處理技術4.振動激勵設備和激振技術5.結構模態試驗分析6.旋轉機械的振動測試技術2018/10724振動激勵設備和激振技術4.1概述隨機振動試驗的必要性:代替現場試驗,縮短產品研發周期,減少開發成本實驗室再現的可能性:新的試驗方法及標準的制訂,新設備的研制,使實驗室中的實驗等在一定程度上再現現場情況。隨機振動試驗分類:(1)耐久性試驗:也叫強度試驗,用于評價結構或試件的抗隨機振動特性,研究其強度破壞及疲勞壽命等問題。2018/10734振動激勵設備和激振技術4.1概述(2)功能試驗:研究在隨機振動環境下結構或試件的功能特性。主要是檢驗結構或試件在使用振動環境下是否產生功能失靈以及各機件的連接、固定、安裝變形及間隙之類的工藝要求是否受到破壞等。(3)響應試驗:對振動結構作動力響應特性試驗是現代產品的安全、可靠、經濟、適用不可或缺的研究環節。2018/1074振動激勵設備和激振技術4.2隨機振動的等價條件隨機振動是不確定的,如何再現,需要等價條件隨機振動等價:兩個隨機振動的全部統計特性相同。但用如下特性實現:(1)幅值域:均值、方差和均方值。(2)時差域:自相關函數。(3)自功率譜密度函數。對于多輸入系統,還要進行互相關函數和互譜密度函數的模擬。2018/10754振動激勵設備和激振技術4.2隨機振動的等價條件單一隨機振動模擬的等價條件討論設現場隨機振動為x(1),x(t)與x(t)等價首先:(1)均值A2=px(4.1)(2)標準差σ2=x(4.2)由(2)和(1)導出v2=v2,說明隨機振動x(t)與x(t)的振動總能量及其靜態分量都相等。(3)f1=f1;2=f2(4.3)f,/2,f,f2分別是G(f)與G-(∫)的峰值對應的頻率2018/10764振動激勵設備和激振技術4.2隨機振動的等價條件G(f)0(4)G1(f)=G1(∫1)G1(f2)=G2(2)條件(3)、(4)表示含有振動能量極大值的頻率成分相同,而且這些頻率上的振動能量大小也相同。條件(1)、(2)表示G1(f)與G2(f)下面的面積相等。要求嚴格時,有G2(f)=G2(∫)4.5)2018/10774振動激勵設備和激振技術4.3振動試驗系統分類4.3.1正弦振動試驗系統(1)定頻試驗在一個或幾個頻率下進行定頻試驗,以考核試件的抗振能力和耐振強度。試件正弦振動功率前置顯示自動控制儀放大器「振動臺放大器記錄儀(2)正弦掃描(掃頻)試驗規定量級,正弦激勵信號的頻率隨時間變化。2018/10784振動激勵設備和激振技術(2)正弦掃描(掃頻)試驗A.線性掃描d、B(常數)B<0逆掃描dfB<0正掃描B.對數掃描d=B常數)-對數掃描率4.7)dtJsB(常數)掃描/→f的時間:t=nm(4.8)或f=fe′(4.9)2018/10794振動激勵設備和激振技術4.3.2正弦振動試驗系統工程中常用倍頻程掃描,表示為:f=f12k-單位時間內掃過頻率的倍頻程數目,稱為倍頻程掃描率。取∫=f1ef=∫12由(4.8)知,以