文档介绍：振动试验参数分析
Sam Gao
目录
振动现象的一般分类
GS中对振动的分类和要求
正弦振动的名词术语
描述正弦振动的一般方法
GS中如何描述正弦振动
随机振动的名词术语
描述随机振动的一般方法
GS中如何描述随机振动
随机振动的数字特征
案例
振动现象的一般分类
GS中对振动的分类和要求
正弦振动的名词术语
描述正弦振动的一般方法
GS中如何描述正弦振动
随机振动的名词术语
描述随机振动的一般方法
GS中如何描述随机振动
随机振动的数字特征
案例
振动现象的一般分类
振动现象按振动的规律可以分为两大类
规则振动
随机振动
随机振动与规则振动的区别在于,随机振动通常不可再现,分析随机振动并不是分析某一次振动,而是对大量的振动现象的集合进行分析,从总体来看,集中的随机事件具备一定的统计规律,所以可以使用概率统计学的方法来描述随机振动。
例如简谐振动,指运动量随时间按正弦(或余弦)函数变化的振动。
随机振动
平稳
非平稳
非各态历经
各态历经
非正态
正态
GS中对振动的分类和要求
下面是从RBS产品的一般要求中摘取的机械测试等级标准,其描述了系统在使用过程中,发生正弦振动和随机振动的一般要求。
“Doc” Tag
“ReqPro” Tag
Environmental parameters
Unit
Value
GS_ENV:A_066
NFR997
Vibration Sinus:
frequency:
displacement:
frequency:
acceleration:
Hz
mm
Hz
m/s²
2 - 9
9 – 200
10
GS_ENV:A_067
NFR998
Random Vibration:
frequency:
ASD: Normal Condition:
Exposure time:
Hz
m²/s3
minutes
2-200
30/direction
从上面RBS的GS中看出来,振动测试包括两种(不考虑Shock和Earthquake),正弦振动测试和随机振动测试,他们正好分别属于振动现象的两大类,规则振动和随机振动。
正弦振动和随机振动不同,正弦振动是可以用时间和确定函数来描述,而随机振动不对单个振动分析,是统计大量振动现象的规律,虽然不能用时间的函数来描述,但是能用概率统计学来描述。
正弦振动的名词术语
扫频:频率连续经过某一区域的过程。
加速度与位移平滑交越点频率( )的计算公式:
加速度与速度平滑交越点频率( )的计算公式:
速度与位移平滑交越点频率( )的计算公式:
计算交越点频率常用公式:
根据公式A=(2πf)²Xp*10-3可知,A=10m/s²,
Xp=3mm时候,加速度和位移的平滑交越频率是9HZ。
扫频速率:扫描频率的速度。
倍频程:指一段频率带宽,该带宽满足关系:fH/fL=2n,称为n倍频程。
对数扫频速率:表述单位时间内扫过的倍频程量
交越点频率:观察GS中定义正弦振动的参数,发现低频段的振动满足位移恒定,根据公式A=(2πf)²*Xp*10-3,加速度随频率成正比变化;高频段的振动满足加速度恒定,那么同样可知,位移随频率成反比变化。但是在扫频过程中有一点既满足由等位移—频率关系,又满足等加速度—频率关系时候,这点频率叫作交越点频率。
(位移/速度/加速度)幅值:指(位移/速度/加速度)物理量的最大值。
描述正弦振动的一般方法
正弦振动位移表达式:
式中,t代表时间,φ代表初相角,Xm 代表位移。
由于速度是位移对时间的变化率,所以振动速度是对位移函数求导:
式中,
同样,由于加速度是速度对时间的变化率,所以有加速度的表达式:
式中,
对正弦周期振动幅值变化是规律的,每一时刻其幅值是确定的,所以研究时用幅值来描述正弦振动的特性很合适,下面公式常用:
速度幅值:
加速度幅值:
方便起见,上面推导过程中的Vm和am均以相应V和A表示,Xp的量纲为mm。
GS中如何描述正弦振动
“Doc” Tag
“ReqPro” Tag
Environmental parameters
Unit
Value
GS_ENV:A_066
NFR997
Vibration Sinus:
frequency:
displacement:
frequency:
acceleration:
Hz
mm
Hz
m/s²
2 - 9
9 – 200
10
频率范围
固定的加速度幅值
固定的位移幅值
9Hz是交越点频率
对数扫频速率(oct/min)
倍频程
根据GS中正弦振动的条件,测试得到振动曲线
由于VS中没有定义对数扫频速