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正弦振动试验中的扫频试验和定频试验

正弦振动试验是实验室中经常采用的试验方法,例如凡是旋转、脉动、振荡(在船舶、飞机、车辆、空间飞行器上所出现的)所产生的振动均是正弦振动,要模拟这些振动环境,无疑需要用到正弦振动试验。

      在振动试验的发展历程中,最早采用的是正弦振动,先是定频振动,后发展到扫频振动。

一、振动试验试验目的

振动试验的目的是确定样品的机械薄弱环节和或特性降低情况。用这些资料,结合有关规范用以判定样品是否可以接收。在某些情况下,本试验方法可用于论证样品的机械结构完好性和或研究它们的动态特性。

二、振动对产品的影响

振动会导致产品内的动态位移,可引起或促进结构疲劳和机械磨损。

具体影响如下:
1、导线的磨损、 光学上或机械上的失调;
2、紧固件/器件的松动 、元器件失效;
3、电气短路、 轴承摩擦腐蚀;

4、密封失效、 结构件裂纹或断裂等。

三、正弦振动试验的应用 

正弦振动试验的目的是在试验室内模拟产品在运输、储存、使用过程中所可能受到的正弦振动及其影响。  

正弦振动试验的试验条件(严酷等级)由频率、振幅、试验持续时间三个参数共同确定。

四、正弦振动的主要用途

1、模拟激励源是周期函数的振动

2、搜索结构共振频率
3、考核试件的疲劳强度

4、与随机振动叠加产生模拟实际环境的振动

五、正弦振动试验方法

正弦试验一般分为扫频试验和定频试验两种:

1、扫频试验

扫频试验是指在试验过程中维持一个或两个振动参数(位移、速度或加速度)量级不变,而振动频率在一定范围内连续往复变化的试验。

 线性扫描化是线性的,即单位时间扫过多少赫兹,单位是Hz/s或Hz/min,这种扫描用于寻找共振频率的试验。

 对数扫描频率变化按对数变化,其扫频速度单位一般为oct/min(oct是倍频程)。

如果上限频率fH,下限fL,fH/fL=2n,n是次方是下限频率到上限频率经过了n个倍频程。

对数扫描的意思是相同的时间扫过的频率倍频程数是相同的,例如从10-40Hz是2个倍频程,从500-2000Hz也是2个倍频程。在对数扫描的情况下,扫过这两段的时间是相同的。就是说对数扫描时低频扫得慢而高频扫得快(这当然是指单位时间扫过的频率范围)。

扫频试验主要用于:

 产品振动频响的检查(即最初共振检查),确定共振点及工作的稳定性,找出产品共振频率,以做耐振处理。

 耐扫频处理:当产品在使用频率范围内无共振点时,或有数个不明显的谐振点,必须进行耐扫频处理,扫频处理方式在低频段采用定位移幅值,高频段采用定加速度幅值的对数连续扫描,其交越频率一般在55-72Hz,扫频速率一般按每分钟一个倍频进行。 

最后共振检查:以产品振动频响检查相同的方法检查产品经耐振处理后,各共振点有无改变,以确定产品通过耐振处理后的可靠程度。

2、定频试验

定频试验是指在规定的固定频率点上进行各种振动参数不同量级的试验。

它主要用于:

耐共振频率处理。在产品振动频响检查时发现的明显共振频率点上,施加规定振动参数振幅的振动,以考核产品耐共振振动的能力。

耐预定频率处理:在已知的产品使用环境条件振动频率时,可采用耐预定频率的振动试验。其目的还是为考核产品在预定危险频率下承受振动的能力。