关于振动环境试验介绍

[拼音]：zhendong huanjing shiyan

[外文]：environmental vibration test

在现场或实验室通过模拟的方法使产品承受振动环境的试验，目的是检验产品在振动环境中工作的可靠性，估算产品寿命，发现设计工作中的薄弱环节并找出改进方向等。在振动环境中工作的飞行器、车船、机电设备和仪表装置等都要经过振动环境试验的检验。

指实验室模拟现场振动环境必须遵循的规定。试验规范要规定试验强度和持续时间等指标，产品如果能在这些指标要求的条件下经受住检验，则认为是合格的。试验规范要保证经过实验室考核的产品在现场使用时不出问题，保证不出现由于试验过分严格而造成产品不应有的破坏，还要保证试验简单易行并具有较短的试验周期。

由于现场环境很难不失真地再现，而且振动环境的一次测试结果只是一个特例（子样），不能代表产品可能经历的所有环境（总体），所以，试验规范必须在对现场环境进行大量测试、分析和归纳的基础上以及在对产品进行失效调查以后，用数理统计方法按一定等效准则来制订。等效准则有累积损伤等效准则、响应峰值等效准则等。研究表明，对大多数机电产品，随机振动和正弦振动之间没有通用的等效关系。在随机环境中工作的产品应尽可能地用随机振动试验考核。为了缩短试验周期，可采用加大试验强度的强化试验。

试验分标准的和非标准的两类。标准试验有：

（1）耐预定频率试验 用几个固定的频率进行的正弦振动试验。适用于长期在这些频率振动环境中工作的产品。试验参量为振级、频率、振动方向和持续时间。

（2）耐共振试验 先通过试验找出产品的共振频率(见线性振动)， 再用共振频率进行正弦振动试验。用于检验会因共振而破坏的产品。试验参量为振级、频率、振动方向和持续时间。

（3）正弦扫描试验 用正弦扫描方法进行的试验。它与固定频率试验的不同之处在于，振动频率在规定的频率范围内随时间变化，振级按规范规定随频率变化。频率可由低频限变到高频限，也可由高频限变到低频限，两者都叫扫描。这种试验设备简单，并且在一定程度上可近似代替随机振动试验，所以得到推广。扫描方式通常采取低频段定位移和高频定加速度的对数扫描。试验参量为振级、扫描率、扫描次数或时间、上下限频率和振动方向等。

（4）宽带随机振动试验 用有限带宽白噪声或伪随机噪声作为激励源进行控制的宽带试验，能真实地模拟现场随机环境，用于要求具有高可靠性的产品。但控制设备比较复杂。试验参量为功率谱密度(形状和大小)和持续时间。

（5）冲击试验 标准冲击试验采用理想化的冲击波(见冲击)作为激励源。主要有半正弦波、钟形波和后峰锯齿波。试验参量为冲击峰值、冲击持续时间和冲击次数。

（6）声振试验 用来模拟强声场引起的振动，分为部件级试验和系统级试验。前者是在混响室内用强噪声源（如电动气动扬声器）产生高声压级的混响场进行激励的试验，试验参量为声压级（分贝）、声压频谱（1/3倍频程谱）和持续时间；后者采用行波场、半混响场和混响场进行试验，试验参量为声压级、声压频谱、空间相关系数和持续时间。

（7）运输试验 用以考核在运输环境中工作或需经长途运输的产品。除在运输工具上实地考核外，在实验室试验的方法有正弦扫描试验和用能模拟运输工具振动情况的试验台试验等。

非标准的特殊试验有：瞬态波形振动试验、窄带随机振动试验、随机波再现试验、正弦波和随机波混合试验等。它们都要求有复杂的控制设备。

振动试验机包括振动台（机械式、电磁式和电液式等）、冲击机（跌落式、摆锤式等）、声发生器（电动式、电动气动式）等。

机械式振动台只能用于低频正弦试验，其加速度波形不理想，但价格便宜，承载能力大，能产生与载荷无关的固定振幅；电磁式振动台的频率范围宽，可产生正弦的、随机的或脉冲的多种波形，应用最广，缺点是低频性能差；电液式振动台推力大，体积小，行程长，低频性能好，高频目前也能达到上千赫。

跌落式冲击机由台面、导柱和刚性块等组成，试件固定在台面上，用钢索使台面沿导柱上升到预定高度后自由释放，台面下落并撞在刚性块上。释放高度决定了脉冲的加速度，而脉冲波形状可通过在刚性块上放置橡皮垫或三角形铅块等d塑性材料进行调整。摆锤式冲击机原理与跌落式类似，但台面本身不动，由锤体作摆动并撞击在台面的d性垫块上。冲击波形由锤重、摆角和垫块刚度来控制。

声发生器用电动或电动气动扬声器作强声源，通过一个特殊的扬声筒把其他形式的能转化为声能，声能进入混响室或其他声试验装置中，产生高强声场。

参考书目

1. C.M.Harris and C.E.Crede， ed.，Shock and Vibration Handbook，2nd ed.，McGraw-Hill，New York，1976.
2. 振動工学ハンドブック编集委员会编：《振動工学ハンドブック》，養賢堂，東京，1976。
3. W.C.法克瑙著，姚起杭译：《振动试验中的等效技术》，国防工业出版社，北京，1979。（W.C.Fackler，Equivalence Techniques for Vibration Testing，The Shock and Vibration United States Department of Defence，1972.）