1、振動沖擊試驗方法與技術(shù)振動沖擊試驗方法與技術(shù) ( (用電動振動臺進行用電動振動臺進行) ) 王樹榮王樹榮 前言前言 電動振動試驗系統(tǒng)是環(huán)境試驗的主要試驗手段之一，用它可以完成環(huán)境試驗標(biāo)準(zhǔn)中的 振動試驗和沖擊試驗。 當(dāng)今國內(nèi)外在環(huán)境試驗上有許多標(biāo)準(zhǔn)和方法,但歸納起來為二大體系： 一類是以 iec（國際電工委員會）為主體的國際通用的民用 (商用) 產(chǎn)品的環(huán)境試驗體 系,它是國際貿(mào)易中民用 (商用) 產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性水平要求的共同語言、統(tǒng)一準(zhǔn)則，它是 以歐洲資本主義國家為主導(dǎo)制訂的，可以說它是歐洲資本主義國家環(huán)境試驗現(xiàn)狀和水平的 反映。我國自 80 年代開始采用等效或等同的方法先后將 tc50（環(huán)境

2、試驗） 、tc75（環(huán)境 條件）制訂（轉(zhuǎn)化）成環(huán)境試驗國標(biāo)（gb/t2423 系列標(biāo)準(zhǔn)）與環(huán)境條件國標(biāo)（gb/t4798 系列標(biāo)準(zhǔn)） 。iec 標(biāo)準(zhǔn)的特點是模擬試驗方法（程序）經(jīng)典、試驗再現(xiàn)性高。 另一類是軍用產(chǎn)品的環(huán)境試驗體系，最有代表性為美國的 mil 標(biāo)準(zhǔn)和英國國防部 07- 55 標(biāo)準(zhǔn)。我國自 80 年代開始采用等效或等同的方法先后將相同專業(yè)的美國 mil 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換 為我國軍標(biāo)，美國軍標(biāo)的特點是工程應(yīng)用性好。在環(huán)境試驗領(lǐng)域內(nèi)最常用的美國軍標(biāo)和相 應(yīng)的我國軍標(biāo)示例見下表： 美國軍標(biāo) 相應(yīng)的我國軍標(biāo) mil-std-883e 微電子器件試驗方法標(biāo)準(zhǔn) gjb548a-96 微電子器件試驗方法

3、與程序 mil-std-202f 電子及電氣元件試驗方法 gjb360a-96 電子及電氣元件試驗方法 mil-std-810f 環(huán)境工程考慮與實驗室試驗 gjb150-86 軍用設(shè)備環(huán)境試驗方法 （等效 mil-std-810c/d） mil-std-1504c 運載器、頂級飛行器、航 天器試驗要求 gjb1027 衛(wèi)星環(huán)境試驗要求 在此值得一提的是我國軍標(biāo) gjb4-83 艦船電子設(shè)備環(huán)境試驗是我國自行制訂的國軍標(biāo)。 從上面的敘述可見，我國的環(huán)境試驗標(biāo)準(zhǔn)有民（商）用和軍用二大標(biāo)準(zhǔn)體系，民用是等 效或等同采用的 iec 標(biāo)準(zhǔn)體系，軍用是等效或等同采用美國軍標(biāo)體系。 對上述等環(huán)境試驗標(biāo)準(zhǔn)中的電

4、動振動試驗系統(tǒng)能完成的試驗綜合歸納一下，可以看出， 電動振動試驗系統(tǒng)的應(yīng)用面是很廣的，它既可進行振動試驗又可進行沖擊試驗。 就振動類的試驗而言，當(dāng)今環(huán)境試驗中的振動試驗有：正弦振動方法、隨機振動方法、 拍頻振動方法、時間歷程方法、地震試驗方法、聲振試驗方法等。其中隨機振動方法又可 分為寬帶隨機和窄帶隨機，在具體進行寬帶隨機振動試驗時，還可將窄帶隨機或正弦振動 疊加在在寬帶隨機振動上，對聲振試驗要在混響聲場內(nèi)進行，電動振動試驗系統(tǒng)無法實現(xiàn)。 就沖擊類的試驗而言，當(dāng)今環(huán)境試驗中有：沖擊試驗、碰撞試驗、顛震試驗、強碰撞沖 擊試驗、傾跌與翻倒試驗、自由跌落試驗、隨機跌落試驗等。其中可以用電動振動臺上完

5、 成的有沖擊試驗、碰撞試驗、顛震試驗。在這里還要指出的是顛震試驗和碰撞試驗其實是 一回事，即在艦船電子設(shè)備環(huán)境試驗中稱顛震試驗，在其它專（行）業(yè)中稱碰撞試驗。 注：下面所介紹的可用電動振動試驗系統(tǒng)進行的環(huán)境試驗項目是從王樹榮編著的環(huán)境 試驗一書中摘出來的。 第 12 章 正弦振動試驗 12.1 試驗?zāi)康?、影響機理、失效模式 正弦振動試驗的目的是在試驗室內(nèi)模擬產(chǎn)品在運輸、儲存、使用過程中所可能經(jīng)受到 的正弦振動及其影響。正弦振動主要是由于飛機、車輛、船舶、空中飛行器和地面機械的 旋轉(zhuǎn)、脈動、振蕩等諸力所引起的。振動對產(chǎn)品的影響主要有： (1) 對結(jié)構(gòu)的影響 這種影響主要是指變形、彎曲、產(chǎn)生裂紋、

6、斷裂和造成部件之間的相互撞擊等。這種 破壞又可分為由于振動所引起的應(yīng)力超過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強度所能承受的極限而造成的破壞，以 及長時間的振動（例如 107次以上應(yīng)力循環(huán)的振動）使產(chǎn)品發(fā)生疲勞而造成的破壞，這種 破壞通常是不可逆的。 (2) 對工作性能的影響 這種影響主要是指振動使運動部件動作不正常、接觸部件接觸不良、繼電器產(chǎn)生誤動 作，電子器件噪聲增大、指示燈閃爍等，從而導(dǎo)致工作不正常、不穩(wěn)定，甚至失靈、不能 工作等。這種影響的嚴(yán)重程度，往往取決于振動量值的大小，而且這種破壞通常不屬于永 久性的破壞。因為在許多情況下，一旦振動停止，工作就能恢復(fù)正常,可見這種破壞往往是 可逆的。 (3) 對工藝性能的影

7、響 這種影響主要是指螺釘松動、連接件或焊點脫開等。這種破壞通常在一個不太長的振 動時間內(nèi)（例如半小時）就會出現(xiàn)。 上述的種種影響，特別是當(dāng)產(chǎn)品的固有頻率和激勵頻率相等引起共振而導(dǎo)致響應(yīng)幅值 急劇增大時，會更迅速和更嚴(yán)重地發(fā)生。1974 年日本對 121 艘船舶所作的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，在 4778 起設(shè)備事故中，由于振動引起的占 17%。在損壞的 656 件自動控制設(shè)備的元器件中， 由于振動損壞的占 18.7%。我國的電子電工產(chǎn)品由于振動引起的結(jié)構(gòu)破壞、性能下降、工 作不良和失靈的事例也屢有發(fā)生，而且是比較嚴(yán)重的。所以，正弦振動試驗是用來確定產(chǎn) 品能否經(jīng)受住預(yù)定的振動條件，能否在預(yù)定的振動條件下可靠地

8、工作、不出故事和性能不 發(fā)生下降的一種行之有效的方法。 實際上產(chǎn)品所遇到的振動在大多數(shù)情況下是隨機性質(zhì)的振動，對這些隨機振動，本應(yīng) 隨機振動試驗方法進行試驗更切合實際。但由于歷史原因，即最先有的是簡單的容易產(chǎn)生 的正弦振動，后隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，復(fù)雜的技術(shù)含量高的隨機振動才一步一步的發(fā)展起 來。加上隨機振動控制儀剛出來時設(shè)備價格昂貴，而且需要較高的技術(shù)操作水平，試驗成 本高，其次至今還有許多標(biāo)準(zhǔn)一直沿用正弦振動試驗，所以當(dāng)今還有相當(dāng)一部分在使有中 實際經(jīng)受到的是隨機振動，而在對產(chǎn)品的摸底、鑒定、例外和驗收中用的仍是正弦振動試 驗來進行。另外，正弦振動還可用來研究產(chǎn)品的動態(tài)特性等。所以正弦振動試

9、驗在力學(xué)環(huán) 境試驗中還是一個最重要的振動試驗項目，也是一個很經(jīng)典的試驗方法。 。 12.2 正弦振動的描述 正弦振動試驗是屬于“規(guī)定一種機械運動”的力學(xué)環(huán)境試驗方法，而這種機械運動就 是以正弦曲線為基本運動的軌跡。所以在正弦振動試驗中，若知過去的運動狀態(tài)就可以確 定未來任何時刻運動的各要素。 當(dāng)用位移來作為時變函數(shù)時，正弦振動的基本運動可用下式表示： （12-1）)sin( 0 tax 式中：x - 某時刻的位移幅值 位移峰值 0 a 角頻率 初相角 若初相角=0，則： （12-2） taxsin 0 對上式進行求導(dǎo)：便可得出速度和加速度的方程： （12-3）) 2 sin(cosa x 00

10、 tat （12-4）)sin(sin 0 2 0 2 tatax 從上述各式可以看出，速度和加速度與位移是具有同一頻率的運動。但其相位而言， 速度比位移導(dǎo)前 900，加速度又比速度導(dǎo)前 900，即比位移導(dǎo)前 1800，說明加速度正比于位 移而指向原點。 當(dāng)加速度的單位用 g 表示時，正弦振動的基本運動有又可直接用下列方程表示： （12-5）)sin( 0 taa 式中： - 某時刻的加速度幅值a 加速度峰值 0 a 角頻率 - 初相角 當(dāng)初相角為零時，則： （12-6）taasin 0 正弦振動試驗的基本運動的時間歷程如圖 12-1 所示： 圖 12-1 正弦振動試驗的時間歷程 就能量而言，

11、正弦振動試驗的能量存在于某一頻率上，而不是幅值對頻率的連續(xù)譜， 如圖 12-2 所示： e f 頻率 圖 12-2 正弦振動能量譜圖 從上述正弦振動試驗的方程式和時間歷程圖可見，用頻率、幅值兩個參數(shù)就可以完整 描述正弦振動試驗的基本運動了。所以正弦振動試驗的試驗條件（嚴(yán)酷等級）由頻率、振 幅、試驗持續(xù)時間三個參數(shù)共同確定。 12.3 試驗條件及其選擇 對正弦振動，目前國內(nèi)外無論是軍用標(biāo)準(zhǔn)還是民（商）用標(biāo)準(zhǔn)都被廣泛采用著，不同 的是采用的目的和施加的對象不一樣。在微電子器件試驗方法與程序的美軍標(biāo)和國軍標(biāo)中 利用正弦振動對器件進行強度、疲勞和噪聲考核，在電子及電氣元件試驗方法的美軍標(biāo)和 國軍標(biāo)中除

12、航天航空上的產(chǎn)品外，其它都用正弦振動進行環(huán)境適應(yīng)性和結(jié)構(gòu)完整性考核， 在軍用設(shè)備環(huán)境試驗方法的美軍標(biāo)（810）和國軍標(biāo)（150）中用正弦振動進行振動響應(yīng)檢 查和艦船設(shè)備環(huán)境適應(yīng)性和結(jié)構(gòu)完整性考核，在衛(wèi)星環(huán)境試驗要求美軍標(biāo)（1540）和國軍 標(biāo)（1027）中也要用正弦振動進行響聲檢查與共振頻率、模態(tài)、振型分析。在 iec 和國標(biāo) 中正弦振動用得更廣泛。 前面已述，正弦振動試驗的試驗條件（嚴(yán)酷等級）有頻率范圍，振幅值，試驗等持續(xù) 三個參數(shù)共同確定。 如果有產(chǎn)品安裝平臺環(huán)境條件數(shù)據(jù)就直接用產(chǎn)品安裝平臺的數(shù)據(jù)。如果沒有，或是可 用在多種場合使用、或是具有多種用途的貨架產(chǎn)品、可以根據(jù)下面標(biāo)準(zhǔn)中給出的條件

13、通過 工程判斷來確定時間歷程振動試驗的條件。 12.3.1 頻率、頻率范圍及其選擇 對頻率、頻率范圍，首先要熟悉標(biāo)準(zhǔn)。有的標(biāo)準(zhǔn)（特別是軍標(biāo)）是直接給出，即按產(chǎn) 品的使用環(huán)境直接給出了試驗的頻率或頻率范圍；民（商）用標(biāo)準(zhǔn)通常是用兩種方式來規(guī) 定的。第一種方式是給出一組下限頻率（通常為：0.1 、1、 2、5、10、55、100hz）和一 組上限頻率（通常為：10、20、35、55、80、100、150、200、300、500、2000、5000hz） ， 由使用者根據(jù)需要進行選擇試驗頻率和頻率范圍。另一種方式是直接給出一系列的頻率范 圍（通常為：1-35、1-100、 2-80、10-55、10

14、-100、10-150、10-200、10-500、10- 2000、10-5000、55-500、55-2000、 55-5000hz） ，使用者根據(jù)需要進行選擇。 如何確定和選擇和確定試驗的頻率范圍？下面的敘述可供參考： 產(chǎn)品在運輸、貯存和使用過程中，有時會遇到很低的振動頻率，例如車輛上用的設(shè)備， 其車輛主要基波頻率可能低到在 1.54hz 之間，而振動試驗設(shè)備，要達到 1.5hz，其加速 度波型失真就會超差很大，達不到試驗的要求。因此在確定試驗頻率范圍時就要權(quán)衡，如 果一個產(chǎn)品試驗頻率范圍不寬，低頻端在 1 hz 或 1 hz 以下，高頻端在 100（或500hz） ， 則可用液壓振動臺

15、來實現(xiàn)；如果一個產(chǎn)品試驗頻率范圍很寬，其高頻段在 5002000 hz 或 以上，而低頻端又要到 1 hz 或 1 hz 以下，則只能適當(dāng)?shù)奶岣叩皖l段的起點頻率，例如低 頻端從 510 hz 開始，因為要達到 5002000 hz 的頻率，必需用電動振動臺來進行試驗， 而當(dāng)今的電動振動臺隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其低頻端已可達到 510 hz（一些 21 世紀(jì)研制 出的性能優(yōu)良的電動振動臺已可達到 2 hz，但加速度失真仍偏大） 。 下面再以船用產(chǎn)品為例來說明這個問題。船舶的振動主要由船舶的動力機械產(chǎn)生的， 因此下限頻率應(yīng)根據(jù)最低螺旋槳的軸速度來確定。目前國際和國內(nèi)沿海和遠洋船舶大部分 都使用中.低

16、速柴油機，它們的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速在 40-80 轉(zhuǎn)/分之間，因此下限頻率應(yīng)選擇在 5-10hz。船舶的上限頻率主要螺旋槳軸的轉(zhuǎn)速漿頁數(shù)60 來確定。目前幾個發(fā)達的資本 主義國家的軍用艦艇設(shè)備的振動標(biāo)準(zhǔn)中，其上限頻率都是這樣規(guī)定的。例如裝有海神 1250 型柴油機的艦船，因其軸轉(zhuǎn)速為 11400 轉(zhuǎn)/分，經(jīng)減速后為 5150 轉(zhuǎn)/分，螺旋漿葉為三片， 這樣可取 300hz 的頻率為上限頻率。對陸用和空用產(chǎn)品，也可視振源的特點，采用計算的 方法或現(xiàn)場實測的方法來確定其試驗的頻率及頻率范圍。 12.3.2 振幅及其選擇 在正弦振動試驗中，其振幅有位移幅值和加速度幅值二種，在實際試驗時，有的試驗 僅給出位

17、移幅值，有的試驗同時給出位移幅值和加速度幅值。 僅給出一個位移幅值：對 iec 標(biāo)準(zhǔn)和國標(biāo)，其上限頻率不超過 10hz 的試驗，只給出一 個位移幅值；對美軍標(biāo)和國軍標(biāo)，例如電子及電氣元件試驗方法，在 1055 hz 的頻率范圍 內(nèi)也僅給出一個位移幅值，其值為 0.75mm(單振幅)。 同時給出位移幅值和加速度幅值：產(chǎn)品安裝（放）平臺實際振動的特點是頻率愈高加 速度愈大，頻率愈低位移幅值愈大，而且是隨著振動頻率的變化而不斷改變的。就對產(chǎn)品 的影響而言，低頻主要是位移破壞，高頻主要是加速度破壞，而當(dāng)今的正弦振動試驗是建 立在以往科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上的，當(dāng)時（形成正弦振動試驗時）的試驗室模擬技術(shù)還不可能實

18、 現(xiàn)像現(xiàn)場振動一樣隨著振動頻率的變化而其振幅有位移幅值不斷改變，只能采用盡量逼近 現(xiàn)場振動的方法，因此采用低頻段位移幅值不變（稱定位移） ，高頻率段加速度幅值不變 （稱定加速度） ，從定位移變到定加速度之間的頻率稱交越頻率（振動特性一種關(guān)系變到另 一種關(guān)系的頻率） 。在 iec 標(biāo)準(zhǔn)和國標(biāo)中有二種交越頻率，即 89 hz 的低交越頻率和 5762 hz 高交越頻率，前者主要用于艦船產(chǎn)品的試驗，后者主要用于陸用和空用產(chǎn)品的試 驗。 就位移幅值和加速度幅值而言，對元器件類標(biāo)準(zhǔn)，由于其通用性，通常給出一系列可 供不同用途整機進行選擇的的嚴(yán)酷等級，例如在微電子器件試驗方法與程序的美軍標(biāo)和國 軍標(biāo)中試驗

19、的頻率范圍為 202000 hz，其振級有：0.75mm/20g、0.75mm/50g、0.75mm/70g 三個等級；在電子及電氣元件試驗方法中，高頻振動的試驗頻率范圍為 102000 hz，其振 級有：0.75mm/10g、0.75mm/15g、0.75mm/20g、0.75mm/30g、0.75mm/55g、0.75mm/80g 六 個等級； 在 iec 標(biāo)準(zhǔn)和國標(biāo)中，對 89 hz 的低交越頻率，有 0.35mm/0.1g、0.75mm/0.2g、1.5mm/0.5g、3.5mm/1g、7.5mm/2g、10mm/3g、155g 七 個等級，對 5762 hz 的高交越頻率，有 0.3

20、5mm/5g，0.75mm/10g，1mm/15g，1.5mm/20g，2mm/30g，3.550g 六個等級，對上限 頻率只到 10hz 的位移幅值，有 10，35，100三種位移幅值。在這里還需指出的是， 對 iec 標(biāo)準(zhǔn)和國標(biāo)，它是不分元器件和整機的。對諸如美軍標(biāo) 810 和國軍標(biāo) 150 等軍用裝 備（整機）標(biāo)準(zhǔn)，通常是按其安裝平臺的振動給出的。這種按其安裝平臺給出的振動是加 嚴(yán)的，因為數(shù)據(jù)處理時它可能取的是實測振動的極值包絡(luò)，有時還加上一定的安全系數(shù)。 12.3.3 試驗的持續(xù)時間及其選擇 試驗的持續(xù)時間是描述產(chǎn)品的耐受振動能力的重要參數(shù)。對試驗持續(xù)時間的選擇相對于 上述二個參數(shù)的選

21、擇要困難得多。因為目前一般很難給出多長的試驗時間相當(dāng)于實際使用 的多少時間。對掃頻試驗，通常以掃頻循環(huán)數(shù)給出試驗時間。對定頻試驗，則直接以分鐘 和小時給出試驗時間。iec 和國標(biāo)對掃頻試驗給出了 1，2，5，15，20，50，100 等七個掃 頻循環(huán)數(shù)等級，對定頻試驗給出了 10 分，30 分，1 小時，1.5 小時，2 小時，10 小時等六 個試驗時間等級；對微電子器件試驗方法與程序和電子及電氣元件試驗方法的美軍標(biāo)和國 軍標(biāo)，給出了 12 個（三方向）和 36 個（三方向）二種掃頻循環(huán)數(shù)等級。在這里還需指出 的是進行掃頻試驗時，其掃頻速率通常為 1 倍頻程/min。如何具體地選擇試驗的持續(xù)時

22、間， 通常是根據(jù)振動對產(chǎn)品的破壞機理來確定的。 振動對產(chǎn)品的破壞，一般可以分為三種，即對產(chǎn)品工作性能的破壞，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)完好 性的破壞，對產(chǎn)品壽命的破壞。如果主要考慮振動對產(chǎn)品工作性能的影響，如工作不正常、 不穩(wěn)定、失靈、甚至不能工作等，通常是振動一旦停止，工作性能就能恢復(fù)正常，所以其 試驗時間可按設(shè)備所需的最長連續(xù)工作時間結(jié)合實踐經(jīng)驗來確定。結(jié)構(gòu)破壞主要是指脫焊、 螺釘松動、連接件脫開、部件的相互撞擊。對這種破壞一般在 30 分鐘到一小時就能發(fā)現(xiàn)。 對其中的螺釘松動和連接件脫開、部件的撞擊也可按最長的連續(xù)工作時間來考慮。在某些 情況下，也可按全部壽命時間來考慮。如果是為了確定產(chǎn)品承受累積應(yīng)力的

23、能力（疲勞） ， 其時間應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的使用要求，按使用時可能出現(xiàn)的應(yīng)力循環(huán)數(shù)來確定，或按無限壽命， 即 107次應(yīng)力循環(huán)來確定試驗時間。 12.4 安裝和控制 在正弦振動試驗中，被試樣品是否能真正受到所規(guī)定的試驗條件（嚴(yán)酷等級）的考核， 對于不同的人、不同的地點（設(shè)備）或不同的時間所做的試驗，其結(jié)果是否都相一致，即 試驗是否具有高的再現(xiàn)性，在很大的程度上取決于試驗時對樣品的安裝、固定以及試驗中 的控制和檢測。 正弦振動試驗標(biāo)準(zhǔn)中的試驗條件，是以產(chǎn)品實際所遇到的環(huán)境振動為依據(jù)制定的，而 且考慮的是振動輸入點上的情況。所以對樣品的安裝固定以及試驗中的控制與檢測，必須 根據(jù)這一原則來進行。然而，由于產(chǎn)

24、品的品種繁多，大小形狀不一，在具體處理時會碰到 許多問題。如何解決？首先應(yīng)選擇好固定點。 所謂固定點就是固定樣品的點。它是指樣品與夾具、或樣品與振動臺臺面點接觸的部 分。在實際使用時，此處通常是固定樣品的地方。如果產(chǎn)品的實際安裝結(jié)構(gòu)的一部分作夾 具使用，則應(yīng)取安裝結(jié)構(gòu)和振動臺臺面點接觸的部分作固定點，可見固定點一定要選取在 產(chǎn)品在實際使用時振動輸入的地方。有時振動試驗的目的不是為了考核產(chǎn)品經(jīng)受環(huán)境應(yīng)力 的能力，而是要考核產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)強度，例如晶體管、集成電路的內(nèi)強度試驗，此時固 定點就要選擇在樣品的本體上，使激振力通過殼體傳到內(nèi)部結(jié)構(gòu)上。 固定點確定以后，緊接著就是確定檢測點。因為試驗的要求

25、需要通過檢測點來保證， 即檢測點是用來保證樣品在試驗時，實際所受到的試驗條件（嚴(yán)酷等級）能在所規(guī)定的容 差范圍內(nèi)。檢測點可位于夾具上、振動臺或樣品上，但要盡量接近固定點，并且在任何情 況下，檢測點上的傳感器都要和固定點剛性連接。如果樣品的固定點等于或少于 4 個，則 每一個都作為檢測點使用。如果超過 4 個，則規(guī)定 4 個具有代表性的固定點作檢測點用。 在特殊情況下，例如對大型和復(fù)雜的樣品，檢測點可以規(guī)定在其它地方（即不緊靠固定點） 。 當(dāng)大量的小樣品安裝在一個夾具上時，或當(dāng)一個小樣品有許多固定的情況下，則選擇一個 檢測點就可以了，但該點應(yīng)選擇在夾具上，其條件是夾具裝上樣品后的最低共振頻率應(yīng)超

26、 過試驗的上限頻率。 當(dāng)固定點、檢測點確定以后，就是確定控制點。因為檢測點上的試驗容差要求主要是 通過控制點來保證的。所謂控制點就是振動試驗中用來取得控制所需反饋信號的點，可見 試驗的準(zhǔn)確性和再現(xiàn)性將取決于控制點控制試驗的精度。控制點是從檢測點中選出來的。 而且為了使整個試驗達到所規(guī)定的容差要求，控制點上的要求要高于檢測點上的要求?？?制點一般有二種：一種是單點控制的控制點；另一種是多點控制的控制點。 綜上所述，為了使試驗結(jié)果準(zhǔn)確和達到高的再現(xiàn)性，在實際試驗時，除要將控制點在 規(guī)定的容差范圍內(nèi)，還應(yīng)同時檢查和監(jiān)測各檢測點上的試驗量值是否在規(guī)定的容差范圍內(nèi)。 12.5 試驗程序 正弦振動試驗的程

27、序通常有預(yù)處理，初始檢測，初始振動響應(yīng)檢查，功能試驗，強度 （耐久）試驗，最后振動響應(yīng)檢查，恢復(fù)，最后檢測各步組成。下列各步是正弦振動試驗 的核心。 12.5.1 初始振動響應(yīng)檢查 初始振動響應(yīng)檢查的目的是尋找和確定樣品的危險頻率（指樣品本身的共振頻率，以 及由于振動而使樣品出現(xiàn)功能故障、性能指標(biāo)超差等的頻率） ，為如何做好功能試驗，強度 （耐久）試驗提供資料。在早期的振動試驗標(biāo)準(zhǔn)中，這一步稱為共振檢查。后來在實踐中 發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品在這方面的薄弱環(huán)節(jié)不僅僅是共振點，要提高產(chǎn)品的抗振性能，還必須知道影 響產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強度和性能的所有頻率點。 事實上，振動響應(yīng)檢查還可以用來研究產(chǎn)品的動態(tài)特性及評價結(jié)構(gòu)強度

28、和疲勞特性， 因為共振頻率或其它有關(guān)響應(yīng)頻率的變化往往標(biāo)志著剛度的變化（例如連接松動）,或疲勞 的出現(xiàn)。特別是當(dāng)有了樣品使用環(huán)境條件方面的數(shù)據(jù)后，響應(yīng)檢查就更為有用，因為可以 根據(jù)響應(yīng)檢查的結(jié)果來改進設(shè)計，使產(chǎn)品的主要危險頻率盡量避開實際使用環(huán)境條件中出 現(xiàn)的頻率?；虿扇∠鄳?yīng)措施。 初始振動響應(yīng)檢查一般可按功能試驗或耐久試驗相同的條件進行，即用功能試驗或耐 久試驗相同的振幅值，也可用低于功能試驗或耐久試驗相同的條件進行，主要看能否檢查 出危險頻率，和用功能試驗或耐久試驗相同的條件進行是否會對功能試驗或耐久試驗的結(jié) 果有影響。振動響應(yīng)檢查通常以 1 倍頻程分的速率在一個掃頻循環(huán)上完成。但在具體進

29、 行響應(yīng)檢查時，應(yīng)注意下列問題： （1）注意掃頻速率是否合理 振動臺的激勵頻率通過產(chǎn)品的共振頻率而造成的共振狀態(tài)，除與該共振的動態(tài)放大因 子（q）和激勵頻率本身的幅值有關(guān)外，還與掃頻的速率有關(guān)。若掃頻的速率選擇得不合適， 則被試系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)幅值可能會達不到穩(wěn)定振動理論所預(yù)計的那樣大。例如，如果掃頻 速率太快，則共振可能只能部分被激勵，或在極端情況下甚至完全被漏掉。通常要保證達 到靜態(tài)諧振曲線（掃頻速度為零）幅值的 95%，從 f=0 掃到 f=fn(諧振頻率)的總振動次數(shù)， 在衰減比值較小的情況下，應(yīng)達到 n 大于或等于 300 個振動周期。此時的掃頻速率可用 vfn2/300 來進行計算。

30、圖 13-3 表示出不同的振動周數(shù)對20（圖 13-3a） 、 10（圖 13-3b）二個單自由度系統(tǒng)所激起的共振狀態(tài)。 (a) (b) 圖 13-3 掃頻速率對共振頻率的影響 圖中的橫座標(biāo)為理論共振頻率與實際共振頻率之比,由圖中可見，nn 值愈?。ㄏ喈?dāng)于 高的掃頻速率） ，不僅系統(tǒng)被激起的共振響應(yīng)幅值愈小，而且顯示出來的共振頻率也愈高于 系統(tǒng)的固有頻率。可見當(dāng)用 1 倍頻程分的掃頻速率尋找共振頻率時，若發(fā)現(xiàn)共振未被激 起，則應(yīng)檢查掃頻速率是否太快。但也應(yīng)避免不適當(dāng)?shù)姆怕?，因為振動響?yīng)檢查的時間通 常是不從試驗或耐久試驗的時間中扣除的。 （2）注意響應(yīng)的差異 響應(yīng)的差異主要是指共振時幅值的大小

31、不同和共振頻率的不同，表現(xiàn)如下： 振動試驗通常是在三條互相垂直的軸線上進行，而三條軸線上的共振頻率和共振時的幅 值大小往往是不相同的。 隨著振動方向的不同，即從 f1 掃到 f2 和從 f2 回掃到 f1，兩者所得出的共振頻率也是 有差異的，這點在比較耐久試驗前后的共振頻率是否發(fā)生變化時應(yīng)充分注意到。 樣品的局部共振頻率及其幅值往往不同于樣品整體的共振頻率及其幅值。因此常需要探 測樣品內(nèi)部的這種局部共振響應(yīng)。在探測局部共振時，通常采用在被探測單元上安裝傳感 器的方法來進行。例如將傳感器安裝在印刷電路板上、大型組件上、微型組件上，以測量 局部共振的頻率和放大因子。但這種安裝不得改變被安裝單元本身

32、的動態(tài)特性，否則測出 來的共振頻率和響應(yīng)幅值就不準(zhǔn)確。 （3）注意做好觀測和記錄 在進行初始振動響應(yīng)檢查時，應(yīng)注意觀測和記錄各危險頻率（特別是共振頻率）上的響 應(yīng)幅值和激勵幅值。如果響應(yīng)幅值太大，可用降低激勵幅值的方法進行。還應(yīng)觀測和記錄 在各危險頻率上的樣品的性能變化。以便與最后振動響應(yīng)檢查所得的結(jié)果相比較。 12.5.2 功能試驗與強度（耐久）試驗 功能試驗的目的是考核產(chǎn)品在振動條件下的功能特性；強度（耐久）試驗的目的是考 核產(chǎn)品強度、疲勞和壽命。對于這兩步，有些標(biāo)準(zhǔn)將其分開來進行，有些標(biāo)準(zhǔn)將其合在一 起進行。分開進行時，其順序是先進行功能試驗，后進行耐久試驗，而且功能試驗的幅值 通常小于

33、強度（耐久）試驗的幅值（例如為強度（耐久）試驗的一半） 。合在一起進行時， 先將功能試驗的時間分成二個 1/2 時間，其順序是在強度（耐久）試驗前完成 1/2 時間功 能試驗，然后進行強度（耐久）試驗，強度（耐久） ，強度（耐久）試驗結(jié)束后再完成余下 的 1/2 時間功能試驗。無論采用何種方法，在功能試驗期間要進行功能檢查和電性能檢測。 功能試驗和強度（耐久）試驗可用下列二種方法來完成： （1）定頻試驗 定頻試驗主要用在： 僅需進行預(yù)定頻率試驗的產(chǎn)品。因為某些在特定場合使用的產(chǎn)品（例如安裝處受到某 動力機械振動影響的產(chǎn)品） ，它所受到的主要振動頻率是已知的，或可以測出來的。 為了研究產(chǎn)品在某些

34、頻率點上可能出現(xiàn)的疲勞影響，或研究樣品經(jīng)受振動的總能力， 需要對產(chǎn)品進行長時間的（例如 107次應(yīng)力循環(huán)的）試驗。 對危險頻率點不超過 4 個樣品，用定頻試驗方法進行試驗較為合適。 （2）掃頻試驗 掃頻試驗主要用在： 安裝在各種運輸工具上使用的產(chǎn)品。因為這類產(chǎn)品在實際使用中經(jīng)受到的是一個很寬頻 率范圍的振動。 危險頻率點不十分明顯，或危險頻率點太多（多于 4 個）的樣品。 裝有減震器的樣品。因為要防止在固定頻率上試驗時，由于動態(tài)放大系數(shù)過大而產(chǎn)生不 符合實際的過度發(fā)熱和損壞。 對上述（1）與（2）兩種方式在實際運用時，通常只選用其中的一種（定頻或掃頻）就 可以了，沒有必要二者都選用（例如先用定

35、頻方式進行一段時間，然后再用掃頻方式進行） 。 因為進行了危險頻率點上的定頻試驗，就沒有必要在整個試驗頻率范圍內(nèi)再進行掃頻試驗。 其理由是危險頻率的確定原則就是根據(jù)他們對產(chǎn)品的影響來決定的。同樣用掃頻方式進行 試驗后，也沒有必要用定頻方式再進行試驗了。 定頻方式與掃頻方式相比，掃頻方式的應(yīng)用更廣泛，它特別適用于那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜和封 閉式的產(chǎn)品，而且對試驗人員的技術(shù)水平的依賴性也低，所以通常都優(yōu)先選用掃頻方式進 行。 12.5.3 最后振動響應(yīng)檢查 最后振動響應(yīng)檢查的目的主要是為了進一步得到樣品在試驗前后的性能變化情況,它對 確定樣品試驗后的疲勞特性和潛在損傷特別有用。 最后響應(yīng)檢查應(yīng)該用與初始響應(yīng)

36、檢查完全相同的方式、條件（如振動量值）和要求 （如掃頻速率）進行,例如掃頻的方向不同，掃出的危險頻率也有所不同，即向上得出的危 險頻率值與向下掃得出的危險頻率值會有所不同，所以具體比較時只能將相同掃頻方向上 的危險頻率值進行比較，看其是否發(fā)生了變化沒有，否則就很難判斷共振頻率是否真的發(fā) 生了變化。以及確定產(chǎn)品是否適用于預(yù)定的環(huán)境。 12.6 對試驗設(shè)備的要求 任何一個試驗室，要使正弦振動試驗符合要求，首先應(yīng)使振動試驗系統(tǒng)符合要求，而 且這種要求與下面介紹的振動試驗一樣，不是指振動試驗系統(tǒng)技術(shù)條件中的技術(shù)指標(biāo)，而 是指試驗臺裝上樣品（包括夾具）后進行試驗時，在固定點、檢測點和控制點上的要求。 這

37、些要求有： （1）樣品固定點應(yīng)基本同相并沿平行直線運動 所謂同相是指各固定點所產(chǎn)生的正弦振動波形之間沒有相位差。所謂平行直線運動是 指各固定點的運動軌跡應(yīng)為一直線，并且要相互平行。實際上往往振動臺裝上樣品（包括 夾具）后，由于樣品（包括夾具）對臺體的影響，會造成各固定點所產(chǎn)生的正弦振動波形 之間不同相，同時也會造成各固定點的運動軌跡不是一條直線（例如橢圓）和不平行。這 在某些情況下，就會直接影響到試驗結(jié)果的精度和再現(xiàn)性。所以要求各固定點要基本同相 并沿平行直線運動。 （2）橫向運動 橫向運動是指與振動方向相垂直的方向上的最大振幅，而且具體是指垂直于振動方向 的二相互垂直方向上最大振幅的矢量和與

38、振動方向振幅之比。橫向運動的測量通常在檢測 點上進行，而且僅需在所規(guī)定的試驗頻率上進行。對橫向運動的要求，國標(biāo)和 iec 標(biāo)準(zhǔn)規(guī) 定為：當(dāng)頻率低于或等于 500z 時，應(yīng)不大于 50；當(dāng)頻率大于 500z 時，應(yīng)不大于 100。對小樣品可以規(guī)定為 25。在特殊情況下，例如對大而復(fù)雜的樣品，特別是重心 不在振動臺中心線上的樣品以及要進行高頻試驗的樣品，允許大于 100%。這些要求看起來 似乎很低（因為振動臺技術(shù)條件和檢測方法標(biāo)準(zhǔn)中要求通常在 15%-25%之間） ，而實際上上 述這些要求有時也不是很容易達到的。因為前面已說這些要求是指振動臺裝上樣品（包括 夾具）后，在檢測點上的要求，而振動技術(shù)條

39、件和檢測方法標(biāo)準(zhǔn)中的要求是指空載或剛性 負載下的要求。在實際試驗中，若檢測點上的橫向運動達不到要求，可通過改用推力大的 振動臺，或通過改進夾具和安裝等方法來達到。 （3）波形失真 失真是振動臺質(zhì)量和性能好壞的一個重要指標(biāo)。若失真大，則測量系統(tǒng)所測得的振幅就 不準(zhǔn)確，因為他既包括了一個所需的基本頻率，又包含了許多高次和諧波成分，這就會導(dǎo) 致在所需的基本頻率上產(chǎn)生低于規(guī)定的振幅值，從而造成欠試驗等。在這種情況下，如果 把基波幅值調(diào)到所規(guī)定的幅值上，則那些不需要的諧波頻率成分的幅值也隨之增加，并且 會對試驗樣品產(chǎn)生一個與實際要求不相符的高應(yīng)力，從而造成過試驗。所以一定要重視正 弦振動試驗中的波形失真

40、度要求。正弦振動試驗中的波形失真度通常是指加速度波形失真 度，而且是從控制點上檢測。對加速度波形失真的要求，一般均規(guī)定為不超過 25%。在具 體測量時，對用電動振動臺做試驗時，其諧波成分應(yīng)包含直到 5000z，或試驗臺最高頻 率的 5 倍，而且在兩者中取大者。對用機械臺做試驗時，其諧波成分可僅包含直到試驗臺 最高頻率的 5 倍。對 25%的失真度要求無論是國產(chǎn)振動臺還是進口振動臺，一般均可達到。 對特別大和特別復(fù)雜的樣品，以及為了恢復(fù)基波幅值而使用跟蹤過濾器時，通常也允許在 試驗頻率范圍內(nèi)的某些頻段上超過 25%。 對失真度還應(yīng)注意它的定義和計算公式。國標(biāo)和 iec 標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定為： （12-

41、7）%100 1 2 1 2 a aa d tot 式中：-激勵頻率（基頻）的加速度有效值 1 a -所施加的加速度總有效值（包括） tot a 1 a iso3344（1980）中對電動振動臺的規(guī)定為： （12-8）%100 22 2 2 1 22 3 2 2 n n xxx xxx d 式中：基波幅值 1 x 各次諧波幅值 32, x x 顯而易見，按上述兩個公式計算所得的結(jié)果是不相同的。國產(chǎn)失真度儀是按 iso 的規(guī) 定設(shè)計的，所以用失真度儀測出的失真度偏小，希望使用者注意這點。 （4）幅值容差 正弦振動試驗時的幅值容差是指檢測點和控制點上的實際幅值與試驗規(guī)定幅值之間的 容差。對再現(xiàn)性要

42、求比較高的試驗，其幅值容差（包括儀器誤差）為： 控制點：15%（有些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定10%） 檢測點：當(dāng)頻率到 500hz 時 25% 當(dāng)頻率超過 500hz 時 50% （5）頻率容差 在正弦振動試驗中，振動臺、夾具、樣品各點上的振動頻率是相同的，所以對頻率的測 量不需要規(guī)定具體測量點，從檢測點、控制點上引出信號測量均可。 在振動響應(yīng)檢查（共振探索）期間確定危險頻率點時，或比較耐久試驗前后的危險頻率 是否發(fā)生變化時，其頻率精度要求比較高，通常為： 到 5hz 10%或0.05hz 從 5hz 到 100hz 0.5hz 大于 100hz 0.5% 在定頻試驗時，通常為： 到 5hz 20%或0.05

43、hz 從 5hz 到 50hz 1hz 大于 50hz 2% 12.7 交越點和交越頻率 交越點是正弦振動試驗包絡(luò)曲線上的轉(zhuǎn)折點（如圖 12-6 所示） ，交越頻率是將振動特 性從一種關(guān)系變到另一種關(guān)系的頻率，是由產(chǎn)品的使用環(huán)境和振動臺能力等綜合因素決定 的。目前對正弦振動試驗可以規(guī)定一個交越點（如圖 12-4a 所示） ，也可以規(guī)定一個以上的 交越點（如圖 12-4b 所示） ，即多個交越點。 交越點 頻率（hz） 交越頻率 振 幅（g） 514 23 52 20 33 74 500 2000 12.5 4.5 定加速度（1g） 定位移 定加速度（5g） 10g 2g 定位移 （hz） 振

44、幅（mm） (a) (b) 圖 12-4 交越頻率與交越點 對只有一個交越點的試驗，通常是交越點以下定位移。因為上面已說了低頻時位移幅 值很大加速度很?。ǘ沂艿奖镜自肼暤挠绊懀?，對產(chǎn)品影響的主要是位移量。交越點以上 定加速度，因為在交越點以上的位移量很小，加速度幅值很大，根據(jù)加速度正比于作用力 的原理，此時，對產(chǎn)品影響的主要是加速度量。對有多個交越點的試驗，可以是定位移 定加速度定位移定加速度等，也可以是定位移定速度定加速度等。 對交越頻率。有的標(biāo)準(zhǔn)在給出試驗等級的同時，直接給出交越頻率；有的標(biāo)準(zhǔn)則給出 位移幅值和加速度幅值，讓使用者自己算出交越頻率。對某一具體的試驗嚴(yán)酷等級，若有 了位移

45、和加速度幅值，如何計算出頻率之間的關(guān)系可用下式表示： (12-9) 2 004 . 0 sfa 式中：-加速度（g）a - 位移（單振幅 mm）s 頻率（hz） f 由上式 12-9 可見，只要知道其中的二個量，就可以算出第三個量。例如知道位移和加 速度的幅值，就可計算出頻率值。在掃頻試驗中，交越頻率以下是定位移掃頻。即在掃頻 過程中位移恒定，而加速度幅值將隨著頻率的增高而增高，到交越頻率上正好增加到定加 速度掃頻時的加速度幅值。此后頻率繼續(xù)增加，位移幅值越來愈小，而加速度幅值則恒定 不變。可見在交越頻率上，位移幅值和加速度幅值都達到了規(guī)定值。也就是說在交越點上， 用定位移幅值和交越頻率代入式

46、（12-9）求出的加速度幅值正好等于定加速度掃頻時的加 速度幅值。同樣，用定加速度幅值和交越頻率代入式（12-9）求出的值正好等于定位移的 幅值。所以知道了交越點上的位幅值和加速度幅值后，就可根據(jù)式（12-9）計算出交越頻 率。例如電子及電氣元件試驗方法美軍標(biāo)和國軍標(biāo)中的高頻試驗的條件 h 為 10- 2000hz,0.75mm/80g,其交越頻率為： （12-10） )(162 75 . 0 004 . 0 80 75 . 0 004 . 0 80 004 . 0 2 2 hzf f sfa 162hz 的交越頻率是很高的交越頻率。對很高的交越頻率，無論是計算出來的，還是 選用的，一定要注意

47、試驗所用的振動臺本身的能力是否能上得去，否則要盡量避免使用， 以免損壞振動試驗系統(tǒng)。 12.8 加速振動技術(shù) 耐久試驗，特別是預(yù)定頻率上的 107次應(yīng)力循環(huán)的耐久試驗，往往需要很長時間，有 的甚至長達幾百小時，例如 107次應(yīng)力循環(huán)在 30hz 上試驗時就需近 100 小時，在 50hz 上 試驗時就需近 50 小時，這種情況無論對人，對試驗設(shè)備，或從經(jīng)濟性和生產(chǎn)效率來說都是 個問題。而加速振動是解決這一問題的一個較好的途徑。 加速振動是指選用振動試驗參數(shù)中某一最敏感的參數(shù)，使其在某種特定的試驗機理支 配下，以改變這一參數(shù)的量值來縮短試驗時間。用增加振動加速度值的方法來縮短試驗時 間是其中最好

48、的一種方法。 用增加振動加速度來縮短試驗時間的方法是從疲勞理論出發(fā)的。所謂疲勞是指產(chǎn)品在 交變重復(fù)載荷（應(yīng)力）作用下，使損傷不斷累積，最后導(dǎo)致破壞的現(xiàn)象。根據(jù)疲勞理論， 重復(fù)載荷在結(jié)構(gòu)上所產(chǎn)生的應(yīng)力 和應(yīng)力作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的應(yīng)力循環(huán)數(shù)，可以畫成如 圖 12-5 所示的曲線。 圖 12-5 加速振動的典型 （a）- n 曲線圖 圖 12-5 的曲線是實驗數(shù)據(jù)的平均值，通常以對數(shù)座標(biāo)給出。由圖 12-5 可見： （1）在一定的應(yīng)力（例如圖中的 1）作用下，材料所能承受應(yīng)力循環(huán)數(shù)為 n1。該 n1就稱為在 1作用下的疲勞壽命。如果材料在低于某一特定應(yīng)力不再發(fā)生破壞，即在此 應(yīng)力下材料就可承受無限次

49、應(yīng)力循環(huán)，則該應(yīng)力就稱為材料的極限應(yīng)力，即圖 12-5 中的 el。 （2）持久極限應(yīng)力一般在屈服應(yīng)力的 50%80%之間，具有代表性的數(shù)值為 50%即 el=0.5s。所以圖 12-5 中的縱座標(biāo)以 el標(biāo)準(zhǔn)化，縱座標(biāo)為 1 的地方是持續(xù)極限應(yīng)力， 縱座標(biāo)為 2 的地方為屈服應(yīng)力。 （3）靜拉伸試驗表明，當(dāng)應(yīng)變超過 0.4%時，材料就進入塑性狀態(tài)。此時材料的內(nèi)應(yīng) 力就超過彈性極限應(yīng)力，即達到屈服應(yīng)力，從而產(chǎn)生永久變形。疲勞經(jīng)驗告訴我們，當(dāng)應(yīng) 變超過 0.4%時，其壽命就小于 104次應(yīng)力循環(huán)。如果把材料看成理想塑性，則當(dāng)外力增加 時應(yīng)力就不變。也就是材料在小于 104次破壞時，其破壞曲線平行

50、于 n 軸，即圖 12-5 中的 ac 段。如果材料不產(chǎn)生屈服，材料在小于 104次時的破壞曲線如圖 12-5 中 ac段（虛線） 。 （4）如果曲線存在轉(zhuǎn)折點的話，則大都在 106107之間，美國振動沖擊手冊取轉(zhuǎn)折 點為 106次，即與疲勞極限相對應(yīng)的破壞循環(huán)數(shù)為 5106次，這就確定了圖 12-5 中的 b 點。 此點說明，材料在 el的作用下，經(jīng)過 5106次應(yīng)力循環(huán)還不被破壞，就永遠不會在該應(yīng) 力下破壞，這就決定了 bd 段為一平行于 n 軸的直線。 （5）將材料在 1045106次被破壞的實驗數(shù)據(jù)的平均值畫在圖 12-5 的雙對數(shù)座標(biāo) 上 則 -n 曲線的中間部分（即 a 和 b 點

51、之間的部分）為一直線。 由上面的敘述可見，圖 12-5 中的曲線可以作為產(chǎn)品在振動條件下經(jīng)受疲勞破壞的依據(jù)。 由圖 12-5 中的 ab 段可見，當(dāng)試驗樣品所經(jīng)受到的應(yīng)力低時，所要求的破壞循環(huán)數(shù)就多； 反過來，當(dāng)試驗樣品所經(jīng)受到的應(yīng)力高時，所要求的破壞循環(huán)數(shù)就少，即所需的試驗時間 就短，這就是加速振動的原理?？梢娭灰獙⑸厦鏀⑹龅?-n 的關(guān)系換成 a-n 的關(guān)系。就可 用于實際的加速振動試驗中。美國振動沖擊手冊第 24 章對 a-n 之間的關(guān)系所推薦的經(jīng)驗公 式為： 當(dāng)時 1 4 10 e nn （12-11） k ee a a n n 11 式中：、 曲線上任一點的破壞循環(huán)數(shù)及相對應(yīng)的振動加

52、速度na 、 - 曲線轉(zhuǎn)折點的破壞循環(huán)數(shù)（極限破壞循環(huán)數(shù)）及相對應(yīng)的振動加 1e n 1e a 速度 大于零的常數(shù)k 上式表明：對被試產(chǎn)品來說，如果它在原規(guī)定的加速度和振動次數(shù)發(fā)生破壞（不破壞） ，則按 a-n 曲線提高振動加速度和減少振動次數(shù)后同樣會出現(xiàn)破壞（不破壞） ，也就是說， 可以保證加速試驗與不加速試驗的等效性。 如果要將試驗時間縮短到原來的十分之一，即,則根據(jù)公式（12-11） ，1 . 0 1 e n n 可得： （12-12）) 1 lg( 1 k arc a a e 式中： 加速因子 從（12-11） ）可見，要將試驗時間縮短到原來的十分之一，則試驗量值增加為原來的 倍。 根

53、據(jù)航空部門對許多產(chǎn)品所做的加速振動的驗證試驗結(jié)果，對式（12-11）和（12- 12）中的 k 值，取 k=5 比較合適。根據(jù)他們的經(jīng)驗和結(jié)論，對電工電子等產(chǎn)品的加速振動 等級用表 12-1 中的數(shù)值比較合式。 表 12-1 加速等級振動量值增加為原規(guī)定值的倍數(shù) （） 振動次數(shù)減少為原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的倍數(shù) 1 1.39 1/5 2 1.60 1/10 3 1.84 1/20 4 2.22 1/50 5 2.56 1/100 表中的等級可按下列原則進行選?。?（1）一般情況下優(yōu)先選用等級 2 （2）具備下列條件之一者，選用等級 1 a 當(dāng)按等級 2 進行加速時，由于太快而不能滿足試驗要求； b 樣品

54、的工作性能對振動量級比較敏感，不宜采用等級 2 進行試驗； （3）同時具備下列條件者可選用等級 3 a 結(jié)構(gòu)簡單； b 工作性能對振動量值不敏感； （4）同時具備下列條件者可選用等級 4 a 結(jié)構(gòu)簡單； b 工作性能對振動量值不敏感； c 原規(guī)定的等級等于或大于 200h； （5）若表 12-1 中所規(guī)定的等級不適用，則可按下式進行計算，但不能大于 2.56 （12-13） 5 2 1 2 1 a a n n 式中：- 未加速的振動量值； 1 a - 未加速的振動次數(shù)； 1 n 加速后的振動量值； 2 a - 加速后的振動次數(shù)； 2 n 12.9 掃頻技術(shù) 產(chǎn)品實際所經(jīng)受到的振動環(huán)境，在絕大多

55、數(shù)情況下，其振動頻率與振幅是在不斷變化 著的。作為試驗室的模擬技術(shù)，也是要盡量模擬現(xiàn)場的，但早期的試驗設(shè)備是實現(xiàn)不了， 所以在正弦振動試驗中，頻率變化的方式由于歷史原因，有定頻振動（分頻率點振動） 、線 性掃頻、分段線性掃頻、指數(shù)（對數(shù)）掃頻四種形式。 1 2.9.1 定頻振動（分頻率點振動） 定頻振動是將整個試驗頻率范圍分成若干個頻率點，在整個試驗頻率范圍內(nèi)用多個振 動頻率點來代替實際環(huán)境中的振動頻率與振幅的不斷變化，例如每隔 5hz 一個頻率點，或 選定若干個頻率點（例如對產(chǎn)品敏感的頻率點、共振頻率點、經(jīng)常出現(xiàn)的振動頻率點等） ； 然后再將試驗時間平均分配到各個頻率點上，例如在每個頻率點上

56、振動 5 分鐘。美國軍標(biāo) mil-std-167 和日本標(biāo)準(zhǔn) nds-xf8017 就是采用這種方式，并且每隔 1hz 一個頻率點，功能 試驗時在每個頻率點上振 5 分鐘，對共振試驗則振 15 分鐘。這種方式比較陳舊，是早期正 弦振動試驗中的一種做法，隨著振動控制技術(shù)的發(fā)展，目前已很少采用了，但有的標(biāo)準(zhǔn)或 規(guī)范仍保留了這種方法。 12.9.2 線性掃頻 線性掃頻是在整個試驗頻率范圍內(nèi)的每個頻率上的振動時間相同。目前國內(nèi)外對家電、 船舶等大型設(shè)備，由于重量大、頻率低，有時仍采用機械振動臺來進行試驗，而目前有不 少機械振動臺只能進行線性掃頻，所以這種方法還在繼續(xù)使用。用這種方式進行掃頻的缺 點是高

57、頻段上的振動時間太長，而低頻段上的振動時間又太短，激勵不充分。 12.9.3 分段線性掃頻 分段線性掃頻是將整個試驗頻率范圍分成若干頻段，然后在每個頻段內(nèi)線性掃頻。這 種方法主要用于在不能進行指數(shù)（對數(shù)）掃頻，而又要克服線性掃頻的缺點的場合。mil- std-202f 就規(guī)定有這種方法，并且是作為指數(shù)（對數(shù)）掃頻的替代方式用的。即必要時， 可將頻率范圍分成幾個頻段，但不能減少試驗樣品所受到的振動應(yīng)力。在具體運用分段線 性掃頻方法時，其頻段的劃分和各頻段內(nèi)掃頻速率的確定，應(yīng)盡量使其符合頻率隨時間按 指數(shù)規(guī)律變化這一原則。在具體操作時，通常為每個頻段的最高頻率和最低頻率之比不應(yīng) 小于 2、每個頻段內(nèi)的掃頻速率應(yīng)恒定、在各頻段內(nèi)取一頻率點，觀察所取的