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随机振动试验关键的技术指标参数详解

嘉峪检测网        2022-11-27 22:22

随机振动没有周期性,无规律可言,其波形在时间轴上无法数式化表示,不像正弦振动那样可以预测到下一步的运动状态。一般,振幅的概率密度函数近似符合正态分布(Normal Distribution)。

 

随机振动试验关键的技术指标参数详解

随机振动的状态是瞬时变化不确定的,无法用振幅、频率和相位振型来描述。任何一个机器的实际振动信号中,既有以正弦振动为特征的周期振动,又有以随机振动为特征的环境振动和噪声。描述随机振动用统计量均值、均方根值及峭度等。

 

随机振动是指一种振动波形杂乱、对未来任何一个给定时刻其瞬时值不能预先确定,其波形随时间的变化显示不出一定规律的振动,无法用确定性函数解释其规律。例如,车辆在高地不平路面上行驶;高层建筑在阵风或地震作用下发生的振动;飞机在飞行时的振动;船舶在波浪中的振动就是随机振动。随机振动的单次试验结果有不确定性、不可预估性和不重复性,但相同条件下的多次试验结果却有内在的统计规律。而需用概率统计方法定量描述其运动规律。

 

随机振动也是由正弦振动所组成的,但是这些正弦振动的频率不是离散的,而是在一定范围内连续分布,各个正弦振动的振幅大小与位移大小变化不可预测的会随时间变化,而是要用随机振动信号在一定时刻的平均值、均方值、概率密度函数、功率谱密度来表达。

 

随机振动试验标准中常给出加速度谱密度随频率变化曲线,并以此为参考谱形进行随机随机振动控制试验。加速度密度谱PSD表示随机信号通过中心频率的均方值,并无实际现实意义。总的加速度均方值表示总振级,既总能量。

 

影响振动试验的几个关键指标

 

  试验推力:试验推力对试验骑着决定性的作用,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,

 

  最大位移: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,因此有必要在实验前估算最大位移,避免因超过行程而损坏振动台

 

加速度均方根值: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3000HZ~5000HZ,基本可以满足绝大部分试验要求。

 

     均值:随机振动试验关键的技术指标参数详解

 

均方根值:随机振动试验关键的技术指标参数详解

 

峭度 (Kurtosis):随机振动试验关键的技术指标参数详解

 

加速度均方根值由曲线下总面积的和经过开根号运算得到,用以下公式表示:

 

   Gmax=√A1+A2+A3(g)

 

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

 

  试验推力计算公式:

 

  F=(m0+m1+m2)G

 

  式中,F为推力(N),m0为振动台运动部分有效质量(KG);m1为辅助台面质量(KG);m2为试样(包括夹具、安装螺钉)质量(KG);G为试验加速度。

 

  位移的计算公式: 准确的方法应该找出位移谱密度曲线,计算出均方根位移值,再用均方根位移算出最大峰值位移,在工程上往往只要估计一个大概的值,这里介绍一个简单的估算公式,通过估算的值比实际要大。

 

   Xp-p=1067×(W0/f0³)½=1076×√W0/f0³

 

  式中,Xp-p为最大峰峰位移(mm),f0为下限频率(Hz);W0为下限频率(f0)处的功率谱密度值(g^2/Hz)。

 

随机振动试验关键的技术指标参数详解

 

  在随机试验计算推力的时候,主要还是需要考虑有效值,尽量将加速度有效值控制在正弦最大加速度的1/3以下,也就是说当试验机的正弦最大加速度为1000m/s2时,其对应的随机加速度有效值最大333.3m/s2,即随机试验对应的最大有效推力是正弦试验最大推力的1/3。这是一个最保险的方法,一般不会损坏振动试验机。

 

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