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振动是物体环绕平衡位置(或均匀位置等)进行的一种往来来往运动的一种形式,常日用一些物理参量(如位移、速率、加速度等)随韶光变革的函数来表征振动的韶光进程。根据物体运动的不同规律,振动可做如下分类:
(1)按产生振动的缘故原由分类,有:
自由振动 ——当系统的平衡毁坏,只靠其弹性规复力来坚持的振动。振动的频率便是系统的固有频率(也称自然频率)。当有阻尼时,振动逐渐衰减。
受迫振动——在激振力的持续浸染下,系统受迫产生的振动。振动的特性与外部激振力的大小、方向和频率密切干系。
自激振动——由于系统具有非振荡性能源和反馈特性,从而引起一种稳定的周期性振动。没有外部激振力而能产生振动,坚持振动的交变力由运动本身产生或掌握。振动的频率靠近系统的固有频率。
(2)按振动的规律分类,有:
简谐振动——能用一项正弦或余弦函数表达其运动规律的周期性振动。振动的幅值和相位是随韶光变革的并可以预测。
非简谐振动——不能用一项正弦或余弦函数表达其运动规律的周期性振动。可用“谐波剖析”方法,将其分解为多少简谐振动。
随机振动——不能用大略函数(如正弦函数,阶跃函数,.......)或这些大略函数的大略组合来表达其运动规律,而只能用统计方法来研究的非周期性振动。振动的瞬时幅值,事先不能精确地判断,但可用随机过程来描述。
(3)按振动系统构造参数的特性分类,有:
线性振动——系统的惯性力、阻尼力、规复力分别与加速度、速率、位移成线性关系,能用常系数线性微分方程描述的振动,能利用叠加事理。振动的固有频率与其振幅无关。
非线性振动——系统的阻尼力或规复力具有非线性性子,只能用非线性微分方程描述的振动,不能利用叠加事理。振动的固有频率与其振幅有关。
(4)按振动系统的自由度数目分类,有:
单自由度系统的振动——确定系统在振动过程中任何瞬时的几何位置只须要一个独立的坐标。
多自由度系统的振动——确定系统在振动过程中任何瞬时的几何位置须要多个独立的坐标。
弹性体振动——确定系统在振动过程中任何瞬时的几何位置须要无限多个独立坐标。
(5)按振动的位移特色分类,有:
旋转振动——振动体上的质点只作绕轴线的振动。
纵向振动——振动体上的质点只作沿轴线方向的振动。
横向振动(波折振动)——振动体上的质点只作垂直轴线方向的振动。
二、振动试验条件及试验标准
与振动有关的试验广义上都可以称之为振动试验。本书所述的振动试验仅指在室内利用激振设备使试件经受预先规定的振动,并达到一定目的的过程。振动试验与其他工程一样是从大略到繁芜逐步发展起来的,而且与当时的科学技能紧密相连。最早的振动工程问题来源于旋转机器引起的振动,地震对建筑物的影响,车辆行驶在不平路面上引起车辆的振动,船舶行驶中,浪涌引起船舶的振动,等等。在研究这些振动工程问题时,常常希望能进行振动试验,但由于客不雅观条件不许可,每每只能把试件放在实际环境下去考察。
由于汽车工业特殊是飞机工业的发展,须要办理的振动工程问题越来越多,匆匆使振动理论与振动试验有了大幅度的进步。随着机器式振动台、电动式振动台的涌现和电液式振动台的相继问世.推动了振动丈量技能的发展。火箭技能的产生,强有力的动力装置和高速翱翔把振动试验推向了更主要的位置。我国振动试验的各项标准相继出身,使得振动试验技能更加全面、完善和提高。在实际的工程中振动对产品的紧张影响有:
(1)构造破坏:这种毁坏紧张是指引起变形、波折、产生裂纹、断裂,造成部件间的相互撞击等,包括由于振动产生的交变应力超过构件所能承受的弹性和塑性极限应力而造成的毁坏,以及永劫光振动的交变应力造成的累积损伤,使产品发生疲倦破坏等。
(2)事情性能失落灵:这种毁坏为功能失落效和性能超差,紧张是指振动使打仗部件打仗不良,继电器产生误动作,电子管噪声增加,指示灯闪烁,从而导致事情不正常,不稳定,乃至完备不能事情等。这种毁坏,每每取决于振动量值的大小,而且这种毁坏常日不属于永久性毁坏,由于在许多情形下,一旦振动减小或停滞,事情就能规复正常。
(3)工艺性能毁坏:这种毁坏紧张是指螺钉或连接件松动、脱焊等。这种毁坏一样平常在一个不长的振动韶光内就会涌现。
为了提高产品的可靠性,使产品在利用中不发生上述的故障与毁坏,工程上必须很好地办理振动试验问题,为此,振动试验险些从元器件开始,就伴随着产品的全体生产过程。最初的振动试验,由于条件的限定,仅限于正弦振动试验,以此来考察产品能否经受住预定的振动条件以及能否在预定的振动条件下可靠事情。正弦振动是用来暴露产品的薄弱环节,改进产品质量,使产品在利用、运输中,不出或少出故障并担保性能的一种有效方法。
严格地说,产品在运输和实际利用中所碰着的振动一样平常都是随机振动,利用随机振动试验来考察产品才能更真实地反响产品对振动环境的适应性和考察其构造的无缺性。随机振动和正弦振动比较,随机振动的频域宽,且有连续的频谱,它能同时在所有的频率上对试件进行勉励,各种频率的相互浸染,远比用正弦振动仅对某些频率或连续扫频仿照实际环境振动的影响更严厉、更真实和更有效。
到目前为止,在振动试验这个领域,正弦振动、随机振动以及稠浊型的振动试验都能够在试验室内实现。由于正弦振动试验和随机振动试验的各自的特点,使它们成为力学环境试验中的两个主要的试验项目。
振动试验条件
无论何种振动都须要一定的试验条件,这是试验的主要依据之一。对任何一个振动试验。哀求在不同试验室内进行试验时其结果是同等的,不许可涌现完备不同的结果。这就要对振动试验做一系列的规定,这些规定越详细、越合理就越能担保不同地方试验的同等性,当试验条件经由长期实践考察形成法定文件时,我们称之为试验的标准规范。振动试验条件应包括:
(1)试验概述。它包括名称、性子和用场,并注明试验工具,如用于汽车、飞机、导弹、某种电子仪器仪表或某种电工电子元器件等;其余对试验工具在试验室中存放时有何分外哀求,如防尘、防静电、防划伤表面等。
(2)振动试验的目的。振动试验的目的应是明确的,一个振动试验可以是一个目的,也可以是几个目的,如评定试件的构造强度,评定试件的性能,评定试件的动态特性,产品的例行试验,产品的工艺性试验,工艺筛选等。由于试验的目的是贯穿振动试验的主线,参试的各种职员都应详细理解。
(3)试验的边界条件。在振动试验中应考虑试件在利用时处于何种状态,只有精确仿照边界条件,才能担保试验的精确性。由于有些试件是整机产品的一个部件或者是从整机产品上取下单独做振动试验的,因此,边界条件就显得更为主要,但也很难仿照。同时,试验职员在夹具设计、数据剖析和编写报告时都必须深入地理解边界条件。
(4)试件方位。振动试验输人常日规定为相互垂直的三个轴向,并依次进行试验(也有规定两个方向或三个方向同时输入),当试验顺序很主要时,特殊是有些产品对付某个轴较为敏感时,就应对试验先后顺序加以规定。一样平常前辈行敏感轴方向的试验。有的产品仅需两个方向或单方向进行振动试验也该当加以明确,如对称的试件可减少一个方向,中央对称的试件仅进行一个方向的试验,等等。
(5)输入量级。输入量级是试验条件中极其主要的部分(标准中称为严厉等级),三个方向输入量级或相同、或不相同,应加以注明。对付正弦振动来说,要给出频率、频率范围,给出振动量级(加速度、速率或位移)。若在不同频率段有不同的振动量级要给出交越点。若是随机振动。要给出功率谱形图,即功率谱密度 与频率的关系曲线。
(6)试验韶光。试验持续韶光是输入保持在规定值的韶光。韶光的数值取决于试验目的,一样平常确定试件相应特性所须要的韶光,要比确定试件构造强度的韶光短。在做随机振动试验时,均衡所需的韶光长,一样平常不计入试验韶光。有些试验韶光很短,均衡韶光很长,这些应考虑从试验量级的-6~0dB的韶光,韶光还比较永劫就应考虑缩短试验韶光。一样平常情形下,试验韶光应是保持在规定量级下进行振动试验的韶光。
(7)加速度计位置。试验时应明确输人加速度计的安装位置,也应明确相应加速度计的安装位置。输入加速度计的位置不同,试件所承受的实际振动可能不同。输入加速度计一样平常应固定在试件和夹具的结合面上,且尽可能靠近固定螺栓。有时考虑到振动掌握仪的能力,也可固定在夹具和振动台面之间,输入加速度计的个数也应给以明确。相应加速度计的位置是根据须要而确定,但应把稳安装加速度计处是否有足够的空间和平面,安装处的刚度非常主要,要防止局部涌现的薄壁振动等。
(8)其他。各种不同类型的振动试验还有一些各自的哀求,有的试验与温度有关,有的试验过程中要对试件通电、通水、通气,有的试验中要对试件进行必要的性能测试,等等,这些都应给以明确。
以上是试验条件中的一样平常内容,而且这些条件在我国颁布的现行试验方法标准中都做了明确的规定,但有些振动试验条件是产品设计部门根据产品的分外性而提出的,有些试验条件的提有缺少一定的科学性和依据,有些缺少内容乃至是必要的条件。当然,有些振动试验较为大略,并不须要上述的全部条款。
来源:《力学环境试验技能》
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