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1、振动试验振动试验飞机上的振源很多，不同类型的飞机振源并不完飞机上的振源很多，不同类型的飞机振源并不完全一样，飞机上的设备要承受各振源的振动激励。为全一样，飞机上的设备要承受各振源的振动激励。为保证机载设备在飞机上正常地、长期地、可靠地工作保证机载设备在飞机上正常地、长期地、可靠地工作。在产品研制过程中要全面考核产品耐振动环境应力。在产品研制过程中要全面考核产品耐振动环境应力。在批生产过程中，振动试验是检验产品质量，暴露。在批生产过程中，振动试验是检验产品质量，暴露产品早期故障的手段。产品早期故障的手段。可靠性综合实验室实践可靠性综合实验室实践振动试验振动试验振动环境振动环境振动效应及预防性措施
2、振动效应及预防性措施振动环境模拟振动环境模拟振动试验技术振动试验技术振动试验过程及注意事项振动试验过程及注意事项振动环境振动环境一一振动环境的产生振动环境的产生基本运输基本运输水运、空运、陆运水运、空运、陆运典型飞机振源典型飞机振源a.a.发动机和气动扰流发动机和气动扰流b.b.螺旋桨及发动机旋转部件螺旋桨及发动机旋转部件c.c.炮弹发射及被炮弹击中炮弹发射及被炮弹击中d.d.直升机旋翼直升机旋翼二二振动环境分类振动环境分类确定性振动随机振动周期振动非周期振动非平稳随机平稳随机振动正弦振动复杂周期振动瞬态振动准周期振动1.1.确定性振动确定性振动时时域波形域波形频谱频谱特性特性数学表达式数学表
3、达式实实例例简谐简谐振振动动X(t)=Asin(t+X(t)=Asin(t+00)交流交流电压电压波形波形、不平衡旋、不平衡旋转转重物振重物振动动复复杂杂周期周期振振动动X(t)=AX(t)=A11sin(sin(11t+t+11)+.+.+AAnnsinsin(nnt+t+nn)1122nn为为有理数有理数多缸往复式多缸往复式发动发动机振机振动动响响应应准周准周期振期振动动X(t)=AX(t)=A11sin(sin(11t+t+11)+.+.+AAnnsin(sin(nnt+t+nn)1122nn为为无理数无理数多机多机组发动组发动机不同步振机不同步振动动瞬瞬态态振振动动AeAe-t-tsi
4、ntsintX(t)=X(t)=0t00t0被炮被炮弹击弹击中中22随机振动随机振动为了便于研究：假设随机振动是平稳的、各态历经为了便于研究：假设随机振动是平稳的、各态历经的随机振动。的随机振动。11平稳和各态历经平稳和各态历经各态历经随机振动各态历经随机振动一般情况下，各态历经随机振动是平稳的，而平稳一般情况下，各态历经随机振动是平稳的，而平稳的随机振动不一定是各态历经的。的随机振动不一定是各态历经的。22随机振动特性的描述随机振动特性的描述在幅值域包括概率密度、概率分布、平均值、在幅值域包括概率密度、概率分布、平均值、均方根值等。均方根值等。在时差域包括自相关函数和互相关函数。在时差域包括
5、自相关函数和互相关函数。在频率域包括自功率谱密度、互功率谱密度和在频率域包括自功率谱密度、互功率谱密度和谱相干函数等。谱相干函数等。平均值和均方值平均值和均方值平均值：平均值：均方值：均方值：E(xE(x22)越大，说明振动能量越大。越大，说明振动能量越大。E(xE(x22)取决于振幅最大，出取决于振幅最大，出现次数最多的振动。现次数最多的振动。振动试验时，通常用均方根值（振动试验时，通常用均方根值（）监视和表示振动量）监视和表示振动量值。值。概率密度函数概率密度函数nn定义：在幅值域上，表示振动量值（位移、速度、加速度）的瞬时定义：在幅值域上，表示振动量值（位移、速度、加速度）的瞬时值落在某
6、指定范围内的概率。也可以认为是各个量值出现的时间在值落在某指定范围内的概率。也可以认为是各个量值出现的时间在总体时间所占的比例。总体时间所占的比例。nn性质：性质：p(x)0p(x)0；nn曲线曲线功率谱密度功率谱密度一个随机振动包含各种频率的振动分量，如果以频一个随机振动包含各种频率的振动分量，如果以频率为横坐标，把各频率具有的功率为坐标，所得到的描率为横坐标，把各频率具有的功率为坐标，所得到的描述功率分布关系的曲线称为功率谱密度。述功率分布关系的曲线称为功率谱密度。fW(g2Hz)振动效应及预防性措施振动效应及预防性措施一一振动环境会引起的失效振动环境会引起的失效a.a.导线的摩擦；导线的
7、摩擦；B.B.紧固件的松动；紧固件的松动；C.C.电触点的间断；电触点的间断；D.D.带电元件间的接触和短路；带电元件间的接触和短路；E.E.密封失效；密封失效；F.F.构件疲劳；构件疲劳；G.G.光学上的失调；光学上的失调；H.H.裂纹和断裂；裂纹和断裂；I.I.松开的质点或元件引起系统网路或机械卡塞；松开的质点或元件引起系统网路或机械卡塞；J.J.强电噪声；强电噪声；K.K.焊点脱落；焊点脱落；L.L.结构件的碰撞等等结构件的碰撞等等二二失效类型分析失效类型分析11功能失效功能失效产品在振动环境应力作用下，其工作状态或输入输出产品在振动环境应力作用下，其工作状态或输入输出特性发生不允许的变
8、化，致使其主要技术参数超差特性发生不允许的变化，致使其主要技术参数超差。22结构损坏失效结构损坏失效由于振动环境交变应力的作用，产品上产生较大的响由于振动环境交变应力的作用，产品上产生较大的响应，造成结构内部或外部损伤引起产品功能失效。应，造成结构内部或外部损伤引起产品功能失效。过应力失效过应力失效疲劳失效疲劳失效疲劳失效及其特点疲劳失效及其特点定义定义特点特点在振动的交变应力远小于静强度极限的情况下，失效在振动的交变应力远小于静强度极限的情况下，失效就可能发生。就可能发生。疲劳是永久性、局部性损伤的递增过程。疲劳是永久性、局部性损伤的递增过程。疲劳裂纹出现时，没有显著的塑性变形。疲劳裂纹出现
9、时，没有显著的塑性变形。“疲劳源疲劳源”危险频率危险频率三三防振措施防振措施改善产品本身工艺质量改善产品本身工艺质量包装包装减振器减振器动力消振器动力消振器弹簧弹簧阻尼消振器阻尼消振器增加接触面、橡胶等增加接触面、橡胶等绝对传输率Ff0传输率与频率比的关系111.414n振动环境的模拟振动环境的模拟一一必要性必要性提高产品可靠性；提高产品可靠性；真实环境考核花费大，也不可能；真实环境考核花费大，也不可能；通过加速和强化，缩短研制周期；通过加速和强化，缩短研制周期；便于检测和故障定位，提出改进措施。便于检测和故障定位，提出改进措施。二二振动试验系统振动试验系统振动试验系统原理框图振动试验系统原理
10、框图传感器振动台电荷放大器控制系统功率放大器夹具产品振动台振动控制技术均衡前后的谱型平直谱激励后的响应均衡后的驱动谱均衡后的响应三三与其他环境因素组合影响与其他环境因素组合影响nn振动和高温振动和高温非金属材料非金属材料nn振动和低温振动和低温nn振动和低气压振动和低气压电子设备和电气设备电子设备和电气设备nn振动和湿度振动和湿度绝缘材料被击穿绝缘材料被击穿nn温度、湿度、振动、低气压综合温度、湿度、振动、低气压综合振动试验技术振动试验技术11试验目的试验目的评定设备在其预期的运输和使用环境中的抗振能力。评定设备在其预期的运输和使用环境中的抗振能力。22试验用途试验用途考核产品对振动环境的适应
11、性。考核产品对振动环境的适应性。33应用对象应用对象按运输振动环境考核的对象按运输振动环境考核的对象:作为固紧货物的设备，大型组合件，散装于运输环境作为固紧货物的设备，大型组合件，散装于运输环境中的设备。中的设备。按使用振动环境考核的对象有：按使用振动环境考核的对象有：装在有人驾驶和无人驽驶的螺旋浆式飞机上的设备装在有人驾驶和无人驽驶的螺旋浆式飞机上的设备直接安装在各类发动机上的设备直接安装在各类发动机上的设备安装在有人和无人驾驶的喷气式飞机上以及自由飞阶安装在有人和无人驾驶的喷气式飞机上以及自由飞阶段的战术导弹上的设备段的战术导弹上的设备安装在直升机上的设备，喷气式飞机携带的组合式外安装在直
12、升机上的设备，喷气式飞机携带的组合式外挂挂(包括挂飞的导弹包括挂飞的导弹)安装在喷气式飞机携带的外挂上的设备安装在喷气式飞机携带的外挂上的设备直升机携带的组合式外挂；直升机携带的组合式外挂；安装在轮车、拖车和履带车上的设备安装在轮车、拖车和履带车上的设备安装在舰船上的设备；安装在舰船上的设备；所有其它情况，如便携式设备，带减震的设备等。所有其它情况，如便携式设备，带减震的设备等。GJB150GJB150中列出了正弦定频、正弦扫描、窄带随机扫中列出了正弦定频、正弦扫描、窄带随机扫描、宽带随机振动、宽带随机描、宽带随机振动、宽带随机+正弦、宽带随机正弦、宽带随机+窄带共窄带共六种振动试验。六种振动
13、试验。最基本的振动试验为正弦试验和宽带随机振动。最基本的振动试验为正弦试验和宽带随机振动。直升机设备上的振动谱发动机设备上的振动谱正弦试验正弦试验a.a.正弦推力、行程的估算正弦推力、行程的估算推力：推力：F=(mF=(m夹具夹具+m+m产品产品+m+m动圈动圈)a)a频率、位移、加速度量值的转换关系：频率、位移、加速度量值的转换关系：A(g)=0.05D(mm)fA(g)=0.05D(mm)f22(Hz)(Hz)b.b.扫描方式扫描方式为保证振动应力的交变次数大致相同，标准中大多为保证振动应力的交变次数大致相同，标准中大多数正弦扫描方式为对数扫描。数正弦扫描方式为对数扫描。倍频程：倍频程：n
14、=logn=log22(ff(ff00)；其中为起始频率。；其中为起始频率。c.c.交越频率交越频率振动试验曲线上改变振动方式的转折点对应的频率。振动试验曲线上改变振动方式的转折点对应的频率。d.d.幅值容差幅值容差指在检测点和控制点上实际测得的在规定方向的幅值指在检测点和控制点上实际测得的在规定方向的幅值与试验设置值的最大偏差。与试验设置值的最大偏差。控制点：控制点：10%10%e.e.频率容差频率容差fg交越频率点随机振动试验随机振动试验a.a.额定推力的估算额定推力的估算F=maF=mab.b.位移行程的估算位移行程的估算推荐公式：推荐公式：Xpp=1016(WXpp=1016(W00F
15、FLL33)1212(mm)(mm)ffLL为平直谱最低处功率谱密度为平直谱最低处功率谱密度c.c.加速度均方根值的计算加速度均方根值的计算具体的计算公式可以从有关书中查到，一般控制系统中，输具体的计算公式可以从有关书中查到，一般控制系统中，输入功率谱后能自动计算。入功率谱后能自动计算。d.d.分贝值（分贝值（db)db)在随机振动中，多处用到在随机振动中，多处用到dBdB值的概念值的概念动态范围动态范围、谱参数容差限、量级设置等。、谱参数容差限、量级设置等。功率量纲：功率量纲：dB=10lg(wwdB=10lg(ww00)其中其中ww00为参考值为参考值电压、加速度：电压、加速度：dB=20lg(AAdB=20lg(AA00)其中其中AA00为参考值为参考值dBAAdBAA00wwww0031.4231.42624624随机振动控制谱振动试验过程振动试验过程nn试验夹具设计试验夹具设计nn试件安装试件安装nn控制加速度计的安装控制加速度计的安装nn测量加速度计的安装测量加速度计的安装nn控制仪的设置控制仪的设置nn振动系统自检振动系统自检nn预试验预试验初始检测和初始振动响应检初始检测和初始振动响应检查查振动试验过程振动试验过程nn正式试验正式试验低量级逐级上升低量级逐级上升nn试验中断试验中断过试验和欠试验过试验和欠试验nn最终振动响应检查和最终检测最
