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随机振动试验中如何计算加速度均方根Grms值?

嘉峪检测网        2025-09-18 09:28

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。而须用概率统计方法定量描述其运动规律。
 
随机振动试验中如何计算加速度均方根Grms值?
 
加速度总均方根值(Grms,Gravitational Root Mean Square)是衡量随机振动中加速度能量强度的综合指标,定义为功率谱密度(PSD)曲线在全频段内面积的平方根,单位为 g(重力加速度)。
 
大家在谈到随机振动试验的试验条件时,通常或习惯会用总均方根加速度 (Grms) 来衡量随机振动试验条件的高低或严酷程度,严格来说是不对的,也就是用Grms 值来规定振动条件是不对的,因为总均方根加速度 (Grms) 值是功率谱谱密度的频谱在全频段范围内面积的积分,即方均根值,它不包含任何频率信息。因此,Grms值通常用来进行试验误差控制与检测,以及根据试验样品的重量、体积、动态特性来选择多大推力(功率)的振动台。  由此可见,评价随机振动试验应力大小的真正判据应该是“在给定频率范围内的加速度谱密度高低,即看随机振动试验的加速度谱密度频谱曲线,而不是看总均方根加速度(Grms值)的高低”。对这一点,无论是GJB150还是GJB 899在给机载设备振动应力时,一般只给出加速度谱密度,从不给出总均方根加速度(Grms值)。其实,随机振动试验条件相对简单,只要输入测试频率以及每个频率点所对应的功率谱密度PSD值,系统中可直接估算出相对应的均方根加速度Grms值
 
均方根加速度Grms的计算   
 
随机振动试验中如何计算加速度均方根Grms值?     
 
随机振动试验中如何计算加速度均方根Grms值?                                        
多边形谱
 
上图中含有平直谱 (A1),梯形谱 (A1+A3),上升谱 (A2),下降谱 (A3)。
 
1. 平值谱的计算,PSD值乘以频率之差得到A1 的面积。
 
随机振动试验中如何计算加速度均方根Grms值?
 
2. 上升谱面积A2计算公式
 
随机振动试验中如何计算加速度均方根Grms值?
 
式中,功率谱密度:PSDj =0.1;初始频率:fi =10;末端频率:fj =100;斜率:m =3。
 
随机振动试验中如何计算加速度均方根Grms值?
 
3. 下降谱面积A3计算公式
 
随机振动试验中如何计算加速度均方根Grms值?
 
式中,功率谱密度:PSDi =0.1;初始频率:fi =1000;末端频率:fj =2000;斜率:m =6。
 
随机振动试验中如何计算加速度均方根Grms值?
 
总面积:
 
随机振动试验中如何计算加速度均方根Grms值?
 
上述值经过开方可以得到:
 
随机振动试验中如何计算加速度均方根Grms值?
 
这几个公式可以在EXCEL表中输入,在需要用的时候只要将相关数据输入即可直接得到。
 
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