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隨機振動是指一種振動波形雜亂、對未來任何一個給定時刻其瞬時值不能預先確定,其波形隨時間的變化顯示不出一定規(guī)律的振動,無法用確定性函數(shù)解釋其規(guī)律。在自然環(huán)境中和工程實際中都存在一種現(xiàn)象,其變化是高度不規(guī)則,無規(guī)律的,不可預估也不可重復,物理現(xiàn)象的這種變化規(guī)律稱為“隨機”的。例如,海浪,地震,陣風(湍流),火箭的噴氣噪聲以及不平路面。在隨機現(xiàn)象作用下,系統(tǒng)產(chǎn)生的振動規(guī)律也同樣有隨機的特征,振動過程是不確定的,這樣振動稱為隨機振動。
工程中有很多這樣的實際例子:
在海浪作用下,海洋平臺結(jié)構(gòu)、水面艦船、出入水的導彈的振動;
在湍流作用下,飛行器結(jié)構(gòu)的振動;
在陣風作用下,高聳建筑物、橋梁的振動;
在地震作用下,所有地面建筑結(jié)構(gòu)的振動;
在發(fā)動機噴氣噪聲以及大氣氣動噪聲的作用下,火箭、導彈等飛行器結(jié)構(gòu)的振動;
在不平路面的作用下,各種車輛的振動。
振動試驗的目的在于確定裝備是否可以承受壽命周期內(nèi)的振動條件并且能夠正常工作。有時候也考核產(chǎn)品在振動和其他氣候環(huán)境因素疊加條件下是否可以正常工作,比如:溫度+濕度+振動(簡稱三綜合)。
一、振動可能激發(fā)裝備那些故障或問題
導線磨損;
緊固件/元器件松動;
斷續(xù)的電氣接觸;
電氣短路;
密封失效;
元器件失效;
光學上或機械上的失調(diào);
結(jié)構(gòu)裂紋或斷裂;
微粒和失效元器件的移位;
微粒或失效元器件掉入電路或機械裝置中;
過大的電氣噪聲;
軸承摩蝕等。
二、振動試驗程序
程序1:一般振動試驗
評估裝備在寬頻帶隨機振動環(huán)境下的性能,模擬裝備在運輸、操作或作戰(zhàn)時可能遇到的廣泛振動情況。特點:通常采用隨機振動,振動譜根據(jù)裝備的使用環(huán)境定制,覆蓋較寬的頻率范圍。
程序2:模擬散裝貨物運輸振動試驗
專門針對裝備作為散裝貨物運輸時可能遇到的振動條件,如鐵路、公路、海上或空中運輸。特點:可能包括正弦掃頻振動和隨機振動,模擬運輸過程中的特定振動譜,重點關注運輸過程中的長期振動疲勞效應。
程序3:模擬大型組件運輸振動試驗
適用于大型軍事裝備組件在特殊運輸條件下的振動評估,考慮到了大型結(jié)構(gòu)件在運輸過程中的獨特振動響應。特點:可能包括特定的正弦振動或隨機振動模式,模擬大型組件在運輸過程中的振動特性,可能更注重低頻振動的影響。
程序4:組合式飛機外掛的掛飛和自由飛
專門用于評估飛機外掛武器系統(tǒng)、吊艙或傳感器等在掛飛狀態(tài)或投放(自由飛)過程中的振動耐受性。特點:包含飛行過程中可能遇到的復雜振動環(huán)境,如啟動、飛行中的氣動振動、著陸沖擊等,既包括隨機振動也可能包含特定的沖擊試驗。
三、GJB150.16A 各個試驗程序的振動時長是多少的?
GJB150.16A標準中并沒有直接提供一個固定的、適用于所有試驗程序的標準時長。各個試驗程序的時長取決于試驗類型(如正弦振動、隨機振動或特定的運輸振動模擬)裝備的特性和預期的應用環(huán)境。具體時長需要根據(jù)裝備的使用說明書、設計要求和預估的振動暴露頻譜來確定,以確保試驗能夠充分模擬裝備在實際服役中可能遇到的振動條件。
一般而言,試驗時長由以下幾個因素決定:
頻率范圍:振動試驗覆蓋的頻率范圍越廣,試驗時間可能越長,以確保在所有關鍵頻率上都有足夠的暴露時間。
振動譜:根據(jù)裝備將面臨的特定振動譜(如運輸振動譜、飛行振動譜),試驗時長會有所不同。
試驗目的:耐久性測試、功能驗證或是敏感度評估可能會影響試驗的持續(xù)時間。
標準推薦:GJB150.16A中可能會提供某些類型試驗的推薦暴露時間或循環(huán)次數(shù),但這需要結(jié)合試驗的具體配置來確定。
四、振動試驗設備
對于一般振動試驗程序而言,通常根據(jù)所要求的試驗頻率范圍、位移以及受試樣品和夾具的尺寸和質(zhì)量來選擇振動試驗臺。
對于散裝貨物運輸環(huán)境,通常采用運輸顛簸臺進行模擬,它可以在臺面的垂直面產(chǎn)生頻率為5Hz,雙振幅值為25.4mm的圓周運動。
對于大型組件運輸環(huán)境,通常采用實際跑車試驗,試驗路面可以是設計的試驗道路、典型公路或指定的專用公路。
對于組合式飛機外掛的掛飛和自由飛 ,通常也是采用實驗室的振動試驗臺進行模擬。
五、GJB150.16A-2009振動試驗能模擬哪些場合下的振動試驗
制造階段環(huán)境應力篩選振動試驗;卡車、拖車、履帶車等運輸振動環(huán)境;飛機-噴氣式飛機、螺旋槳式飛機、直升機振動環(huán)境;艦船-水面艦船振動試驗;鐵路-火車振動試驗;固定翼飛機-噴氣式飛機;發(fā)動機-渦輪發(fā)動機振動環(huán)境等。、
六、典型的振動試驗示例
對于第一大類產(chǎn)品制造階段,環(huán)境應力篩選試驗運用得比較多,提前排除產(chǎn)品的早期故障,這個時候的振動試驗是和溫度循環(huán)試驗疊加而成,振動試驗的均方根值為6.06grms,振動量級相對較大,一般測試方向為x,y,z三方向,每方向要求的測試時長5分鐘到15分鐘不等,實際可根據(jù)產(chǎn)品的使用使用環(huán)境而定。
對于第二類運輸環(huán)境振動,這個場合的振動是我們?nèi)粘T囼炛杏玫米钇毡榈脑囼烆愋停ㄜ囘\輸環(huán)境C1曲線也是經(jīng)常做的,對于艦船環(huán)境振動,一般要求的測試頻率從低頻率2Hz開始,需要搜索諧振點、共振保持、掃頻耐久等環(huán)節(jié),艦船環(huán)境的振動試驗可以參考標準GJB4進行試驗,測試要求都是很明確的。
對于工作環(huán)境的振動,飛機和飛機外掛的設備用的比較多,并且這類振動都是復合型的振動試驗,一般有寬帶+窄帶隨機試驗,振動方向通常也是相互垂直的三個方向,測試時長通常為幾小時根據(jù)產(chǎn)品使用環(huán)境而定。