随机振动试验前的参数估算

　　随机振动试验是目前最常用的一种模拟试验.被广泛的应用在各种不同领域的产品中,在检验产品的可靠性和质量方面扮演着重要的角色.在做随机振动试验时有可能遇到试验量级超出试验台极限的情况,这对样品和试验设备都会产生一定的破坏作用.为了试验的顺利进行,为了提高试验的质量,在振动试验前有必要对试验参数进行初步估算以了解试验能否进行.

　　1 影响振动试验的几个关键指标

　　试验推力:试验推力对试验起着决定性的作用.所需推力超过额定推力则试验不能进行,但是推力远远小于额定推力,容易造成资源浪费.通过推力计算合理选择振动台.

　　最大位移:目前大多数电动振动台额定位移行程为25.4 mm(单峰).随机振动试验时,从振动条件上看不出随机振动的最大位移,而其值也是不确定的.因此有必要在试验前估算最大位移,避免因超过行程而损坏振动台.

　　加速度:对于随机振动是指均方根加速度.它是表征随机振动总能量的统计参数.频率范围:目前电磁振动台的频率多数可以达到3 000~5 000 Hz,基本可以满足产品试验的要求.

　　2 随机振动试验参数的估算

　　目前随机振动试验采用最多的是宽带随机振动.根据试验样品给出的振动要求,计算试验所需的量值,通过与振动台的极限值进行对比,估算试验能否进行.振动台极限参数见表1,产品参数见表2.

　　2.1 参数估算的依据

　　随机振动试验需要估算的有:随机推力和随机振动最大位移.随机振动一般给出功率谱密度与频率的关系曲线如图1所示,根据该曲线及相关计算公式即可计算出总均方根加速度,根据加速度估算出随机推力.

　　(1)加速度均方根的计算公式[1]

　　图1中,A1为升谱,斜率为3 dB/oct;A2为平直谱;A3为降谱,斜率为-6 dB/oct, Wb和W1分别为fb、f1点对应的功率谱密度,W为平直谱对应的功率谱密度.

　　加速度总均方根值由曲线下总面积的和经过开方运算得到,用以下公式表示

　　式中,A1为升谱曲线所含的面积,A2为平直谱曲线所含的面积,A3为降谱曲线所含的面积.图谱曲线所含的面积通过谱密度函数在频率上进行积分算出.直谱曲线所含的面积为

式中,X_p-p为最大的峰峰位移(mm_p-p);fo为下限频率(Hz);w_o为下限频率(fo)处的功率谱密度值(g2/Hz).

　　2.2 随机振动试验的参数估算

　　例如,一个试验样品的振动要求如图2所示,其中B1为升谱,斜率是4dB/oct;B2为平直谱;B3为降谱,斜率是-6 dB/oct.

　　(1)均方根加速度的计算

　　根据式(2)计算平直谱面积,从图2可以得到w=0.25,f1=1 000 Hz,fb=300 Hz,将参数带入式