振動環境試驗中應注意問題分析

皮桂英（中國電子科技集團公司第49研究所，哈爾濱 150000）

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振動環境試驗中應注意問題分析

皮桂英
（中國電子科技集團公司第49研究所，哈爾濱 150000）

摘要：為了使振動試驗具有高的再現性，試驗的結果可信度高，防止因試驗設備、人為操作失誤而造成試驗結果出現偏差。對振動試驗中影響試驗結果的因素進行了簡要的說明，并對試驗中應注意的問題進行了描述。

關鍵詞：環境試驗；振動試驗；試驗控制； 夾具安裝

1　振動試驗目的

振動試驗是環境試驗的一種，它并不一定是再現實際環境，它是在實驗室里通過專用的振動模擬設備來模擬產品在實際使用中所遇到的振動環境，用來確定產品的機械薄弱環節和性能下降情況，提高產品的質量及可靠性，為產品的改進、分析提供依據。

2　振動的影響

振動在產品的生產和使用過程中都會發生，是引起產品故障的一個重要環境因數之一。據國內外不完全統計表明，航空機載設備有52 %左右的故障是由環境因數引起的，其中振動占27 %。

振動的產生會導致產品結構出現位移現象。位移和相應產生的加速度、速度會加劇結構疲勞，機械磨損，有的還會碰撞導致功能的損壞等現象。

3　振動試驗中應注意的問題

振動試驗作為環境試驗的一種，相對其他環境試驗來說，是一個比較復雜的項目，對于從事振動環境試驗的工程人員，不光要對試驗方法、標準等方面要有全面了解，在一定程度上，還需要具有一定的工程判斷能力。

判斷振動試驗結果是否有效，不光只看產品試驗后狀況，還需注意振動試驗施加的應力是否符合要求。在振動試驗過程中，影響試驗結果的因素很多，如振動試驗系統的狀態，試驗條件、方法的理解，試驗中控制系統參數的選擇，夾具和樣品的安裝，人為的操作不當等都可以影響試驗結果的判斷。如果由于上述的種種原因，導致產品出現故障現象，會誤導產品設計人員，從而造成人力、財力上的浪費。那么，怎樣避免這些問題的發生，使試驗的結果真實有效，是從事振動環境試驗的專業實驗室必須重視的事情。特別是作為需要進行振動試驗的委托方，更應該了解和判別試驗的正確性，使通過試驗得到的結果可信度高，是應該關注的重點。下面就振動環境試驗中為保證試驗結果的有效性應該注意的一些問題進行說明。

3.1振動試驗系統的狀態

振動試驗系統包括振動激勵系統和控制系統，振動試驗系統是振動模擬試驗中兩個很重要的組成部分，振動試驗系統性能是否優良在很大程度上會對試驗結果造成直接影響，但是很多從事振動試驗的實驗室和需要進行振動試驗的單位對振動系統的狀態是否優良往往不夠重視，在試驗前都不會去確認振動試驗系統的狀態。比如振動試驗系統有沒有通過相關單位的計量校準，計量校準后的指標是否符合國家計量標準對振動試驗系統的要求和滿足進行振動試驗樣品相關標準中的規定等等。確認振動試驗系統狀態是為防止一些實驗室由于管理不夠到位，使用未檢定或檢定過期的振動試驗系統進行試驗，造成試驗結果不可靠。在查看檢定證書時需要結合設備檢定規程和試驗標準中的規定對振動試驗系統的要求進行。振動試驗系統的狀態是否優良需要注意以下幾項指標，只有確定指標滿足相關規范規定的要求時才能開展相應的振動試驗：①失真度；②橫向運動；③臺面均勻度；④頻率范圍。

3.2試驗條件、方法的理解

振動試驗條件是試驗過程中應力輸入的標準，試驗方法是保證應力輸入正確的保障。

試驗條件的確認：振動試驗條件一般包括頻率范圍、量值、試驗持續時間和軸向，也是嚴苛程度的標準。大多數委托方在提供試驗條件時，很多時候給出的試驗信息量是不足的。如在提供的試驗條件信息中，出現需要進行的試驗方向不明確等問題，如果振動試驗方向不明確結果就會導致負責試驗實施的單位工作人員會按一般方式去定義振動試驗的方向完成試驗，為了保證施加振動應力的正確性，委托試驗的單位應提供產品振動試驗的方向示意圖，保證振動應力施加的正確。

試驗方法的確認：在委托單位提供的試驗條件中很多時候是不會給出詳細的試驗步驟或操作規程方面的信息，很多時候只會給出參照某標準。而在很多的專業從事振動試驗的實驗室工作人員對于委托單位提供的這些方面的信息都非常的不重視，不會去查找標準規定的試驗詳細步驟。振動試驗標準中都針對試驗的整個過程和注意事項都有詳細的描述。所以振動試驗的過程是否規范，試驗的結果是否真實有效，所有的委托單位都需要去了解振動試驗標準中規定的內容，辨別試驗結果。

3.3試驗參數的設置

圖1　試驗中未注意試驗施加量級單位，導致過應力出現產品損壞

試驗參數的設置，也是一個比較被忽略的問題，很多需要進行振動試驗的單位都不會對試驗參數是否設置正確和合理進行檢查。如在設置試驗參數中最大頻率的設置，很多從事振動試驗的實驗室在設置參數通常都不進行任何的修改，盡管最大頻率并不影響信號的分辨率，但是它影響到顯示分辨率，在設置最大頻率值時應盡可能的低或接近試驗的最高試驗頻率，可使得顯示頻譜有最高的分辨率。試驗參數設置中，還應注意到使用傳感器靈敏度，試驗中每一個傳感器的靈敏度都不相同，所以一定不能搞錯。

3.4夾具和樣品的安裝

夾具、樣品的安裝是振動試驗中一個非常重要的環節，也是直接影響試驗結果的重要因素之一。很多振動試驗的標準規定，試驗應具有高再現性，即在振動試驗過程中應保證不同的人、在不同的地點和不同的時間所做試驗得到的試驗結果應相一致。為了保證試驗的高再現性，不光試驗設備狀態、參數設置、控制點選擇應符合要求，其次夾具、樣品的安裝在保證高再現性方面也很重要。

夾具、樣品的安裝導致試驗結果可信度不高，其中人為的操作不當和不規范是主要原因。往往很多從事振動試驗的實驗室人員對夾具、樣品的安裝不夠重視，在安裝過程中總是能簡單就簡單，這樣可能導致在試驗中出現嚴重的后果。

圖2　試驗中螺釘未緊固好，在試驗的高頻段出現尖峰

在振動試驗過程安裝一般分為：夾具與試驗設備的安裝、夾具與樣品的安裝兩個階段。這兩個安裝過程都有嚴格的規定，在樣品與夾具連接的過程中委托單位需要結合產品使用實際狀態中產品固定安裝螺釘的要求，比如螺釘大小、長度、扭矩等等。安裝需要注意以下事項：

1）夾具與試驗設備連接時，螺栓承受的最大載荷計算方式如下：

其中：A—正弦或隨機振動的峰值，單位為g。

（Wf+Wt）—負載質量。

所以，F除以螺釘數，得到每個螺釘所承受的最大載荷。根據計算得出的每個螺釘的最大載荷與使用的單個螺釘的標準最大載荷進行比較，判斷是否超出單個螺釘的最大載荷承受能力，如果在試驗中存在超過單個螺釘最大的載荷的問題而出現螺釘損壞現象，就會導致試驗失控，損壞試驗樣品和試驗設備。這需要通過增加螺釘數量來減少單個螺釘的最大載荷承受能力。

2）在固定螺釘時，最好使用力矩扳手對螺釘進行緊固，特別是夾具與樣品安裝時更應該根據委托單位提供的力矩要求進行安裝，防止使用過大的扭力造成連接部位變形。

3）安裝固定螺釘一般擰進試驗設備螺紋襯套的深度至少要等于螺釘直徑的1.5～2倍。螺釘過長或過短都不合適，過長的螺釘可能由于太長頂到底，造成擰緊假象；過短的螺釘可能由于螺紋不夠，達不到應有的拉力。緊固螺釘時采用對稱緊固原則。

以上的所有操作如不規范，都有可能在試驗中出現試驗失控，造成夾具撞擊試驗設備，樣品承受過大的試驗應力，損壞試驗設備、夾具、試件等，從而造成時間、人力上的浪費。

綜上所述，為了使試驗結果準確和達到高的再現性，在實際試驗時，應注意上述能夠影響試驗結果的種種因素，只有將影響試驗結果的種種不利因數降到最低，才能保證試驗的高再現性。

參考文獻:

[1] GJB 150A-2009 ,軍用設備環境試驗方法 [S].

[1] GB/T 2423.12-1997 idt IEC 68-2-35:1973,電工電子產品環境試驗 第2部分：試驗方法 試驗Fda：寬頻帶隨機振動——高再現性[S].

皮桂英（1966.4-），女，傳感器工程師，黑龍江大學畢業，本科，49所環境實驗室(曾獲黑龍江省科學進步三等獎,中電集團三等獎)。研究方向:傳感器質量檢驗檢測。

Analysis on the Problems in Vibration Test

PI Gui-ying
(No.49 Institution of CETC, Harbin 150000)

Abstract：For the high reproducility and reliability of vibration test, and the test result not affecting by equipment failure and human error, this paper briefly explains the factors that will influence the test result, and introduces the matters that should be paid attention to in the test.

Key words：environmental test; vibration test; test control; fixture installation

作者簡介:

中圖分類號：TB123

文獻標識碼：B

文章編號：1004-7204（2016）01-0022-03