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电子设备振动环境试验(2) —— 振动环境试验类型

03/18 10:00
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前文介绍了电子设备环境试验的一些基本概念。电子设备振动环境试验(1) —— 概述

本文将简要介绍振动环境试验的相关概念及分类。

振动环境试验

在各种环境试验中,力学类的环境试验占有较大的比重;对于不同行业与不同产品,存在各种力学相关的试验类型。本系列主要介绍广义的振动环境试验,并针对部分典型振动环境试验重点展开。

广义的振动环境试验主要包括过载振动冲击;在此基础上,不同场合下还可能延展出扫频、定频、筛选、跌落、炮击/舰船/弹道振动冲击、颠振、摇摆等类型的试验;并且针对不同试验及其延展类型,采用的试验设备和方法也会有所区别。

本系列主要围绕振动冲击进行重点展开,其他的试验类型将做简要介绍。

试验类型1

振动环境试验主要模拟产品在生产运输工作存储等过程中所经受的振动环境;其中,生产和存储环节,通常没有较大的振动;运输和工作环节,针对不同的载体,振动类型和量级有较大的不同。

过载(超重)严格说不是振动,不过通常也会将其纳入广义的动力学。过载试验由离心机实现,一般在航空航天才会考虑;飞行员和宇航员也会做超重的训练。

振动分为正弦振动和随机振动。

正弦振动由一系列单频的三角函数表达其周期运动,是一种确定性的激励形式。通常在航天器、飞行器、船舶、车辆等载体上均有显著体现。实际上,大多数正弦振动是由一种“扫频”的技术开展试验;通过这种技术,可以实现对产品在一个较宽的频率范围内进行测试,以获取产品的结构动力学特性和承受能力。此外,还有一种定频下的耐共振定频试验,也属于正弦振动的范畴。

随机振动是一种不确定性的激励,通过功率谱密度进行描述。在各种类型的运输环境中均有体现。在某些特殊场合下,随机振动试验还可以和噪声试验等价互换。随机振动试验由于数不确定的,因此对于响应的判断也是基于其统计量进行分析。此外,尽管应力筛选严格说不属于环境试验,但基于随机振动的方法,可对上游器件(如元器件等)进行筛选,以保证产品的可靠性。

此外,还有一些混合试验,包含了正弦和随机,在直升机等载体上较为常见。

冲击试验有多种形式描述,对应的试验方法和设备也有所不同。总体而言,冲击是一种不确定的激励形式,每次试验也有一定区别;这里的冲击试验主要对标坠撞跌落类的;如弹道、炮击、舰船和爆炸等产生的冲击相对特殊,一般有专门的标准另做规定。冲击试验的输入形式主要有时域条件(如半正弦、后峰锯齿等)和冲击响应谱条件等。

噪声试验广义上也可以视为是一种特殊的振动试验,是一种不确定性的激励形式。噪声试验一般在航空航天领域中应用较多。

振动环境试验还有其他种类,一般应用领域比较窄,如舰船要求的颠振、摇摆等,本系列不做展开。对于不同的领域和试验类型,关心的频率范围试验量级差异较大,后续系列文章将针对几种主要的类型进行介绍。

试验类型2

另一个角度对振动环境试验有以下几种分类:

研制试验:在方案阶段和初样阶段开展;目的是验证产品的有效性,发现缺陷,对产品进行改进;

鉴定试验:对正样产品的鉴定件开展试验;目的是验证产品的性能,同时考核设计余量;鉴定试验需在产品正常使用极限环境条件下增大一定量级;通常针对重大工程,或者批量产品,需要开展鉴定试验;鉴定件一般不能作为正样交付,仅做试验用;

验收试验:对交付正样产品的开展试验;目的是考核产品的性能,以及生产装配过程中带来的多样性和不确定性;验收试验为产品应通过最低量级的振动试验;

准鉴定试验:对交付正样产品的开展试验;试验量级介于验收试验和鉴定试验;目的与验收试验类似,并增大一定量级;

抽检试验:在批次产品中抽取一定数量产品开展试验;试验量级较验收级稍高;通常被抽取试验的产品不作为正样交付;

加速试验:对于一些寿命相关的试验,试验时间可能会非常长,对于这类试验,可以通过提高量级来加速试验,缩短试验时间。

最后

本文简要介绍振动环境试验的相关概念及分类,下文将对试验系统开展讨论。

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