隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)介紹

隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)介紹

 隨機(jī)振動(dòng)是指一種振動(dòng)波形雜亂、對(duì)未來(lái)任何一個(gè)給定時(shí)刻其瞬時(shí)值不能預(yù)先確定，其波形隨時(shí)間的變化顯示不出一定規(guī)律的振動(dòng)，無(wú)法用確定性函數(shù)解釋其規(guī)律。例如，車(chē)輛在高地不平路面上行駛;高層建筑在陣風(fēng)或地震作用下發(fā)生的振動(dòng);飛機(jī)在飛行時(shí)的振動(dòng);船舶在波浪中的振動(dòng)就是隨機(jī)振動(dòng)。隨機(jī)振動(dòng)的單次試驗(yàn)結(jié)果有不確定性、不可預(yù)估性和不重復(fù)性，但相同條件下的多次試驗(yàn)結(jié)果卻有內(nèi)在的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。而須用概率統(tǒng)計(jì)方法定量描述其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

 隨機(jī)振動(dòng)也是由正弦振動(dòng)所組成的，但是這些正弦振動(dòng)的頻率不是離散的，而是在一定范圍內(nèi)連續(xù)分布，各個(gè)正弦振動(dòng)的振幅大小與位移大小變化不可預(yù)測(cè)的會(huì)隨時(shí)間變化，而是要用隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)在一定時(shí)刻的平均值、均方值、概率密度函數(shù)、功率譜密度來(lái)表達(dá)。

 在隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中常給出加速度譜密度隨頻率變化曲線(xiàn)，并以此為參考譜形進(jìn)行隨機(jī)隨機(jī)振動(dòng)控制試驗(yàn)。加速度密度譜PSD表示隨機(jī)信號(hào)通過(guò)中心頻率的均方值，并無(wú)實(shí)際現(xiàn)實(shí)意義。總的加速度均方值表示總振級(jí)，既總能量。

 在實(shí)際的隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)中，我們可以很容易的根據(jù)產(chǎn)品不同的使用環(huán)境來(lái)選擇不同的振動(dòng)量級(jí)進(jìn)行振動(dòng)，但是對(duì)于兩個(gè)譜線(xiàn)，哪個(gè)振動(dòng)級(jí)更高，哪個(gè)對(duì)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)振動(dòng)更嚴(yán)苛，我們了解的不是很多。我們知道總的加速度均方值表示給樣品的總振級(jí)，既輸送給樣品的總能量，因此我們可以通過(guò)計(jì)算總的加速度均方值大小的方法來(lái)判斷這種振動(dòng)級(jí)別的高低，振動(dòng)能量的大小。

 影響振動(dòng)試驗(yàn)的幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)

試驗(yàn)推力：試驗(yàn)推力對(duì)試驗(yàn)騎著決定性的作用，所需推力超過(guò)額定推力則試驗(yàn)不能進(jìn)行，但是推力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于額定推力，容易造成資源浪費(fèi)，

 最大位移：隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，從振動(dòng)條件上看不出隨機(jī)振動(dòng)的最大位移，而其值也是不確定的，因此有必要在實(shí)驗(yàn)前估算最大位移，避免因超過(guò)行程而損壞振動(dòng)臺(tái)

 加速度均方根值：它是表征隨機(jī)振動(dòng)總能量的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。

 頻率范圍：目前電磁振動(dòng)臺(tái)的頻率多數(shù)可以達(dá)到3000HZ~5000HZ，基本可以滿(mǎn)足絕大部分試驗(yàn)要求。

 隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)參數(shù)的估算

目前隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)采用最多的是寬帶隨機(jī)振動(dòng)，根據(jù)試驗(yàn)樣品給出的振動(dòng)要求，計(jì)算試驗(yàn)量值，通過(guò)與振動(dòng)臺(tái)的極限值進(jìn)行對(duì)比，估算試驗(yàn)?zāi)芊襁M(jìn)行。

 隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)需要顧及的有：隨機(jī)振動(dòng)推力和隨機(jī)振動(dòng)最大位移，隨機(jī)振動(dòng)一般給出功率譜密度與頻率之間的關(guān)系曲線(xiàn)，如圖所示，根據(jù)該曲線(xiàn)及相關(guān)計(jì)算公式既可計(jì)算出加速度均方根值。

 加速度均方根值由曲線(xiàn)下總面積的和經(jīng)過(guò)開(kāi)根號(hào)運(yùn)算得到，用以下公式表示：

 式中，A1為升譜線(xiàn)所含面積，A2為平直譜曲線(xiàn)所含面積，A3為降譜曲線(xiàn)所含面積，圖譜曲線(xiàn)所含面積通過(guò)譜密度函數(shù)在頻率上進(jìn)行積分算出。

試驗(yàn)推力計(jì)算公式：

 式中，F(xiàn)為推力(N)，m0為振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)部分有效質(zhì)量(KG)；m1為輔助臺(tái)面質(zhì)量(KG)；m2為試樣(包括夾具、安裝螺釘)質(zhì)量(KG)；G為試驗(yàn)加速度。

 位移的計(jì)算公式：

準(zhǔn)確的方法應(yīng)該找出位移譜密度曲線(xiàn)，計(jì)算出均方根位移值，再用均方根位移算出最大峰值位移，在工程商往往只要估計(jì)一個(gè)大概的值，這里介紹一個(gè)簡(jiǎn)單的估算公式，通過(guò)估算的值比實(shí)際要大。

 式中，Xp-p為最大峰峰位移(mm)，f0為下限頻率(Hz)；W0為下限頻率(f0)處的功率譜密度值(g^2/Hz)。

 注：該公式對(duì)平譜曲線(xiàn)適用，對(duì)有升降譜的曲線(xiàn)，可能造成計(jì)算值與實(shí)際值由較大的偏差