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振动分析中常用的计算公式

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振动分析中常用的计算公式_第1页
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振动台在使用中经常运用的公式1、 求推力(F)的公式F= (m0+m1+m2+ ) A 公式(1)式中:F—推力(激振力)(N)m0—振动台运动部分有效质量(kg) m1—辅助台面质量(kg)m2—试件(包括夹具、安装螺钉)质量(kg)A—试验加速度(m/s2)2、 加速度(A)、速度(V)、位移(D)三个振动参数的互换运算公式2.1 A=sv 公式(2)式中:A—试验加速度(m/s2)V—试验速度(m/s)s=2nf (角速度)其中f为试验频率(Hz)2.2 V=sDX10-3 公式(3)式中:V和3与“2.1”中同义D—位移(mm )单峰值0-p2.3 A=3 2DX10-3 公式(4)式中:A、D和3与“2.1”,“2.2”中同义公式(4)亦可简化为:f2A= 250 x D式中:A和D与“2.3”中同义,但A的单位为g1g=9.8m/s2所以:f2A~ x D ,这时A的单位为m/s2厶J定振级扫频试验平滑交越点频率的计算公式3.1 加速度与速度平滑交越点频率的计算公式AfA-v= 6.28V 公式⑸式中:fA-V—加速度与速度平滑交越点频率(Hz) (A和V与前面同义)。

3.2 速度与位移平滑交越点频率的计算公式f _ V X103 fv-厂 6.28D公式(6)式中:f -D—加速度与速度平滑交越点频率(Hz) (V和D与前面同义)3.3 加速度与位移平滑交越点频率的计算公式! A x 103f = A-D (2兀)2 X D公式(7)式中:fA-D —加速度与位移平滑交越点频率(Hz), (A和D与前面同义)根据“3.3”,公式( 7)亦可简化为:A的单位是m/s24、 扫描时间和扫描速率的计算公式4.1 线性扫描比较简单:S1= fH^fi 公式(8)1式中:S1—扫描时间(s或min)塔%—扫描宽带,其中fH为上限频率,fL为下限频率(Hz)V1—扫描速率(Hz/min或Hz/s)4.2 对数扫频:4.2.1 倍频程的计算公式Lg^H f n= g 2公式(9)式中:n—倍频程(oct)fH—上限频率(Hz)fL—下限频率(Hz)4.2.2 扫描速率计算公式Lg「/ Lg 2R=公式(10)式中:R—扫描速率(oct/min或)PSD(g2/Hz)平直谱计算公式fH—上限频率(Hz) fL—下限频率(Hz) T—扫描时间4.2.3 扫描时间计算公式T=n/R 公式(11)式中:T—扫描时间(min或s)n—倍频程(oct)R—扫描速率(oct/min 或 oct/s) 5、随机振动试验常用的计算公式5.1 频率分辨力计算公式:公式(12)△f= maxN式中:频率分辨力(Hz)fmax—最高控制频率maxN—谱线数(线数)f 是Af的整倍数max5.2 随机振动加速度总均方根值的计算1)利用升谱和降谱以及平直谱计算公式A2=W ・△ f=WX(f]-fb)A』fbw(f )df 二faWfbm +1厂 f 、m+11 —I fb丿A1= J f 2 w( f )df 二巴41 f i m — 1m—1升谱计算公式降谱计算公式式中:m=N/3 N为谱线的斜率(dB/octive)若N=3则n=1时,必须采用以下降谱计算公式加速度总均方根值:gmis=t £+ A + A (g)公式(13-1)设: w=wb=w1=0.2g2/Hz fa=10Hzfb=20Hz f1=1000Hz f2=2000Hzw — wb谱斜率为3dB, Wi~w2谱斜率为-6dB a b 1 2利用升谱公式计算得:A1=巴+jl-1 m +11厂 f 、m+1〔fb丿0.2 x 201 +11-‘10 V+1< 20丿=1.5利用平直谱公式计算得:A2=wX(f1-fb)=0.2X(1000-20)=196利用降谱公式计算得: A3wfm-10.2x1000X2 -11 -f 竺]2-1(2000丿=100利用加速度总均方根值公式计算得:g . _JA + A + A = J1.5 +196 +100 =17.25ms= Y 1 2 3PSD(g2/Hz)(2) 利用平直谱计算公式:计算加速度总均方根值为了简便起见,往往将功率谱密度曲线图划分成若干矩形和三角形,并利用上升斜率(如3dB/oct)和下降斜率(如-6dB/oct)分别算出w和w2,然后求各个几何形状的面积与面积和, a2再开方求出加速度总均方根值grms= J £ + A4 + A2 + A3 + A5 (g) 公式(13-2)注意:第二种计算方法的结果往往比用升降谱计算结果要大,作为大概估算可用,但要精确计算就不能用。

例:设 w=wb+w1=0.2g2/Hz fa=10Hz fb=20Hz f1=1000Hz f2=2000Hzb 1 a b 1 2由于f的w升至fb的wb处,斜率是3dB/oct,而wb=0.2g2/Hza a b b bw10 lg b = 3dB wa所以 wa=0.1g2/Hz又由于f1的W]降至f2的w2处,斜率是-6dB/oct,而W]=0.2g2/Hzw10 lg 缶=—6dB 所以 w2=0.05g2/Hzw21将功率谱密度曲线划分成三个长方形(\ A2 A3)和两个三角形(A4 A5),再分别求出各 几何形的面积,则A,=w X(f-f ) =0.1X(20—10)=l1 a b aA2=wX(f -f )=0.2X(1000-20)=1962 1 bA3=w2X(f -f )=0.05X(2000-1000)=503 2 2 14 (w — w )f — f ) (0.2 — 0.1)2—10)“A = baba = = 0.54 2 2(w — w )(f — f ) (0.2 —0.05)(2000—1000)A = 1 22— = = 754 2 2加速度总均方根值g =JA + A + A + A + Arms Y 1 2 3 4 5^.1 +196 + 50 + 0.5 + 75=17.96(g)5.3已知加速度总均方根g(rms)值,求加速度功率谱密度公式x 1.02公式(14)g2rmsF= 1980设:加速度总均方根值为19.8grms求加速度功率谱密度SFg2S ° rmsf— 1980x 1.02 =19.821980x 1.02 = 0.2( g 2/Hz)5.4求X 最大的峰峰位移(mm)计算公式p-p准确的方法应该找出位移谱密度曲线,计算出均方根位移值,再将均方根位移乘以三倍得 出最大峰值位移(如果位移谱密度是曲线,则必须积分才能计算)。

在工程上往往只要估计一个 大概的值这里介绍一个简单的估算公式Xp-p=l067 •、w——o—f3丿o=1067x公式(15)式中:X —最大的峰峰位移(mm )p-p p-pf—为下限频率(Hz)ow—为下限频率(f)处的PSD值(g2/Hz) oo设: f=10Hz w=0.14g2/Hzoo则:Xp-p=1067、w—s—f 3丿o12 w 0.14=1067 x — =1067 xf3 \ 103=12.6mmP - P5.5求加速度功率谱密度斜率(dB/oct)公式wN=10lg H / n (dB/oct) 公式(16)wL式中:n=lgf/lg2L(oct倍频程)W—频率f处的加速度功率谱密度值(g2/Hz)HHwl—频率fL处的加速度功率谱密度值(g2/Hz)。

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