振动试验可以作为单试验,考察包装件的抗振动能力;也可以作为整个试验的一部分,因为经过振动试验以后,包装和产品的物理机械性能都会有所下降,考察包装件振动后,是否能抵抗冲击、跌落等其他因素造成的损害。
较常使用振动方式可分为正弦振动及随机振动两种。
正弦振动是实验室中经常采用的试验方法,以模拟旋转、脉动、震荡(在船舶、飞机、车辆、空间飞行器上所出现的)所产生的振动以及产品结构共振频率分析和共振点驻留验证为主,其又分为扫频振动和定频振动两种,其严苛程度取决于频率范围、振幅值、试验持续时间。
随机振动则以模拟产品整体性结构耐震强度评估以及在包装状态下的运送环境,其严苛程度取决于频率范围、GRMS、试验持续时间和轴向。
参考的测试标准:GB/T 4857.7,ISO 2247,ASTM D999,GB/T 4857.10,ISO 8318,ASTM D3580,GB/T 4857.23,ISO 13355,ASTM D4728等。
1. 机械式振动台
机械式振动台有连杆偏心式和惯性离心式两种。
惯性离心式振动台是基于旋转体偏心质量的惯性力而引起振动平台的振动来工作的。连杆偏心式振动台是基于偏心轮转动时,通过连杆机构而使工作台作交变正弦运动来工作的。振幅大小可用改变偏心距的大小来调节,频率可用改变电动机转速来调节。由于机械摩擦和轴承损耗的影响,这种振动台频率一般不能超过50Hz。连杆偏心式振动台的主要优点是能够得到很低的频率,且振幅与频率的变化无关;主要缺点是不能进高频激振,小振幅时失真度较大。一般来说,连杆偏心式振动台的有效频率范围为0.5Hz~20Hz;惯性离心式振动台的有效频率范围为10Hz~70Hz,且振幅在大于0.1mm以上时效果较好。机械式振动台的优点是结构简单,容易产生比较大的振幅和激振力;缺点是频率范围小,振幅调节比较困难,机械摩擦易影响波形,使波形失真度较大。
2. 电磁式振动台
电磁式振动台的工作原理与电磁式激振器相同,只是振动台有一个安装被激振物体的工作平台,其可动部分的质量较大。控制部分由信号发生器和功率放大器等组成。控制箱与振动台之间由电缆连接。电磁振动台的种类很多,目前,除了正弦波振动台以外,还有随机振动台等。电磁式振动台的频率范围很宽,可从近于零赫兹到几千赫兹,较高可达几十千赫兹。电磁式振动台的优点是,噪音比机械式振动台小,频率范围宽,振动稳定,波形失真度小,振幅和频率的调节都比较方便。缺点是有漏磁场的影响,有些振动台低频特性较差。
电磁式振动台的结构原理与电磁式激振器极为相似,如图3示。它的驱动线圈绕在线圈骨架上,通过连杆与台面刚性连接,并由上下支撑弹簧悬桂在振动台的外壳上。振动台的固定部分是由高导磁材料制成的,上面绕有励磁线圈,当励磁线圈通以直流电流时,磁缸的气隙间就形成强大的恒定磁场,而驱动线圈就悬挂在恒定磁场中。
对于振动信号的分析包括快速富里叶变换(FFT),频谱分析,凝聚分析,相关分析等。而对于应力信号主要是分析应力循环,为室内模拟试验提供载荷谱编制一般使用的方法是雨流法,用雨流法提取信号中的应力循环次数和幅值,再根据概率统计分析出应力循环幅值的概率分布曲线,由此就可以得到各种分级的载荷谱。而记录仪和分析仪可以直接使用的记录分析设备,也可以采用计算机系统。频谱分析仪以美国HP公司的产品为代表。分析仪具有速度快,操作简单等优点。除了可以做频谱分析外,许多设备还可以做模态分析,是振动系统动力分析的强有力助手。随着计算机技术的发展,采用计算机来做频谱分析的越来越多,现在有许多计算机软件都带有FFT程序,特别是Matlab软件具有许多的频谱分析函数。由于计算机的运算速度不断加快,磁盘的存储容量不断加大,现在越来越多的试验室里都是直接利用计算机来记录信号、实时分析,以及发生信号,控制试验。
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