附录A〈标准的附录〉试验导则

A1 引言

本试验的基本目的是提供一种能在试验室内再现样品可能经受到的实际环境影响的方法，而不是重现实际环境。

为了使不同的人在不同的地点上所做的试验有相同的结果，本试验所给出的参数是经过标准化的，并有合适的容差。参数的标准化还可使元器件能按其经受本标准所规定的某种振动严酷等级的能力来分类。
    在振动试验中，以往的规范通常是先寻找共振，然后使样品在共振频率上按所规定的时间进行耐久试验。可惜一般的确定方法很难将容易引起失效的共振与在长期振动下不可能引起样品失效的共振区别开来。
    此外，这种试验程序要应用于大多数现代化的样品也不实际。因为在评价任何封闭器件或现代化小型装置的振动特性时，直接观察几乎是不可能的。若采用传感器技术，则要改变该装置的质量-刚度分布，所以通常不能使用。即使可以使用，成败的关键完全取决于试验工程师在该装置中选择合适测量点的技巧和经验。
    本标准提出的优选程序，即扫频耐久，使上述这些困难减到最小，并且避免了确定重要或有害共振的必要性。若允许象规定现行环境试验那样规定这些方法，则会对试验工程师的技术依赖性减到最小。但由于需要规定试验方法，所以使本方法的推荐受到了影响。扫频耐久的时间从有关的应力循环数导出的扫频循环数来给出的。
    在某些情况下，如果耐久试验的持续时间打算长到足以保证其疲劳寿命与所要求的使用时间相当，或长到足以保证相当于使用中所经受到的振动条件下的无限寿命。则这种扫频耐久法就可能导致持续时间过长。因此给出了另一种方法，其中包括定频耐久。当采用这种方法时不是在预定频率上进行，就是在响应检查期间所发现的危险频率上进行。若振动响应检查期间每轴线上所发现的危险频率点较少，且不超过四个，则定频耐久是合适的。如果超过四个，则扫频耐久可能更合适。当然，既用扫频耐久又用定频耐久也可能是合适的。需要记住定频耐久在试验中仍需一定程度的工程判断。对任何预定频率，其耐久持续时间在有关规范中规定。
    定频耐久试验的持续时间按危险频率情况下的时间来确定，并取决于预计的应力循环数。由于材料种类繁多，不可能给出应力循环数的统一数据。对一般的振动试验，引用10⁷(10的七次)的上限数据而不需要超过它〈见5.3.2.1和5.3.2.2〉。
    如果知道实际环境是随机振动，只要经济上许可，耐久试验阶段就应该用随机振动来进行。这种做法对设备特别适用。对某些结构简单的元件型式样品，通常采用正弦振动就足够了。关于随机振动见GB 2423.11-82 《电工电子产品基本环境试验规程试验规程 Fd；宽带随机振动试验方法-一般要求》；GB2423.12-82 《电工电子产品基本环境试验规程试验规程 Fda；宽带随机振动试验方法-高再现性》； GB2423.13-82 《电工电子产品基本环境试验规程试验规程 Fdb；宽带随机振动试验方法-中再现性》； GB2423.14-82《电工电子产品基本环境试验规程试验规程Fdc；宽带随机振动试验方法-低再现性》。

 

A2  测量和控制

A2.测量点

在第3章中规定了两种主要类型的测量点。然而在产品的研制期间，必须测量样品内部局部位置上的响应，以便证实这些测量点上的振动不会引起损坏。在某些情况下，为了避免严重破坏样品，甚至必须把这些测量点上的信号合并后输入到控制回路。应当指出，本标准不推荐这种技术，因为它不可能被标准化。

A2.2 失真引起的误差

在失真大的情况下，测量系统将显示出不正确的振动量级，因为它包含了所需的频率和许多不想要的频率。这就导致在所需频率上产生低于规定值的幅值，但其容差在第4.1.3所规定的范围内是允许的。然而当超过时，就必须把基频振级恢复到所要求的幅值。有许多方法可以做到这一点，推荐使用跟踪滤波器。如果基频振级被恢复，则样品将在所需的频率下经受预定的应力。然而那些不需要的频率幅值也将随之增加，其结果将导致对样品的某些附加应力。如果由此而产生不切合实际的高应力，则放弃所规定的失真值要求就更合适（见4.1.3)。

 

A2.3 控制信号的导出

控制信号的导出有许多方法。

如果规定用多点平均控制信号，即从算术平均导出，就是调整与每一检测点上峰值加速度成比例的直流电压来获得平均信号。

时分多路方法是通过分配器对测量通道与各个测点进行切换。为保证在任一通道被接通时至少可以拾取到一个周期的信号，其切换频率不得高于驱动信号频率。例如当测点数为四路，驱动信号频率为100Hz时，测点切换频率不得高于25Hz。

然而这一系统与跟踪滤波器一道使用就会出现问题。因此在这种情况下必须相当注意。

当试验必须进行定位移控制时，抽样数据系统可能会引起一些问题，其原因是由于抽样信号之间的相位差所引起的失真，将会使加速度信号被二次积分后与位移幅值不成比例〈见3.3.2〉。

重要的是整个振动系统应具有低的本底噪声，以便在试验期间可采用本标准所规定的最大容差〈见4.1.4.1〉。

 

A3 试验程序   GB/T2423.1995

A3.1振动响应检查（见8.1)

当工作环境的资料足够时，振动响应检查就是最有用的。当已知样品要经受诸如在船上、在螺旋浆式的飞机上和旋转机械等场合所遇到的相当大的周期振动时，进行振动响应检查是合理的。当研究样品的振动特性是首要的时候，振动响应检查也是有用的。振动响应检查也适用于要评价其疲劳特性的样品。

耐久试验前后的振动响应检查可以用来确定共振频率和其他某些响应频率所发生的变化。频率的变化可能标志着疲劳的出现。并说明样品不适用于该工作环境。

当规定有振动响应检查时，有关规范应在适当的地方明确规定试验期间和试验后所采取的措施，例如动态放大值超过任何特定值时，应要求做扫频耐久试验；频率变化试验；不可接受的响应等级试验和电噪声试验。

重要的是，在振动响应检查期间，为了探测样品内部部件所受到的影响而做的任何安排，都不应明显的改变整个样品的动态特性。应当记住，在非线性共振的情况下，样品可能随扫频方向改变而有不同的响应。

当有关规范要求振动响应检查时，所用减振器的有效性是很重要的。如果样品用减振器，通常是去除或锁住减振器进行响应检查，以便确定样品本身的危险频率，然后进行第二步的检查，即反复进行装上和去除减振器的试验，以便确定减振器的影响。在这第二阶段上，为了了解减振器的传递特性，需要采用不同的振动幅值进行。如果样品不使用减振器，则其响应检查见A5.1。

 

A3.2耐久试验(见8.2)

扫频耐久对模拟样品在使用中所经受到的应力影响最合适(见8.2.1)。

定频耐久最适合有限范围内使用的样品，例如工作场地受到机械振动影响，或局限于在一种或几种类形的车辆或飞机上安装的样品。在这种情况下，主要的频率通常是已知的或可以预测的。为了证实诸如在机动运输环境中由于激励而引起的疲劳影响，定频耐久对迅速积累的重复应力也是适用的〈见8.8.2〉。在某些情况下，研究在某些离散频率上可能出现的疲劳问题，以及确定样品经受振动的一般能力是很重要的。在这些情况下，先进行定频试验，接着进行扫频试验将是合适的。这样可在尽可能短的时间内提供所需的数据。

对小元件，若确信在55 Hz或100 Hz以下不存在共振，则根据情况从这些频率上开始进行耐久试验就可以了。

对通常装有减振器的设备，耐久试验时一般应装上减振器进行。若不能使用合适的减振器进行试验，例如被试设备和其他设备一道安装在一个公共的安装装置中，则可在有关规范所规定的不同严酷等级上进行不带减振器的试验。其幅值应根据减振器在该试验中的每一试验轴线上的传递特性来决定。当减振器的特性未知时，见本附录A5.1。

为了确定是否已达到可接收的最低结构强度，有关规范可以要求对具有可拆除或锁住的外部减振器的样品行附加试验。在这种情况下，有关规范应规定所采用的严酷等级。

 

A4 试验严酷等级

 

A4.1 试验严酷等级的选择

为了能包括各种应用情况，本标准所给出的频率和振幅已经过选择。当一个设备仅作一种用途时，最好根据实际环境的振动特性(如果已知的话〉来确定严酷等级。如果设备的实际环境的振动特性未知，则应从附录C中选择合适的试验严酷等级。附录C给出了各种应用情况下的试验严酷等级示例。

由于位移幅值和相应的加速度幅值在交越频率上的振级是相同的，所以可在频率范围内连续扫频，在交越频率时从定位移变到定加速度或相反变化。本标准给出了二种交越频率，一种近似在8～9Hz之间；另一种是在57～62Hz之间。若需要模拟已知的实际环境，则可采用上述标准交越频率以外的交越频率。如果由此而引起高交越频率，则必须考虑到振动台的能力。重要的是所选择的位移幅值在底频区并不对应于能与振动系统本底噪声电平相比较的加速度幅值〈见5.2〉。

 

A4.2 元件试验严酷等级的选择

在许多情况下，由于不知道元件要安装于何种设备内，也不知道它们要经受到何种应力，所以元件试验严酷等级的选择是复杂的。即使知道元件要用于某一设备的特定部位，也应该考虑到，由于结构、设备、分装置等的动态响应，元件要经受的振动环境还可能不同于设备要经受到的振动环境。

因此在选择与设备试验严酷等级有关的元件试验严酷等级时必须谨慎，并且对这些响应的影响留有余地。

当元件以防振方式安装在设备中，则用设备的试验严酷等级和低于设备的试验严酷等级是合适的。选择元件试验严酷等级的另一种途径是按所规定的严酷等级对元件进行试验和分类，以便设备的设计师可以选择他们适用的元件。

应参考附录B给出的在各种应用情况下的试验严酷等级示例。

 

A4.3扫频

扫频时，频率须随时间按指数规律变化。即；

f/f₁=e^kt ……… 〈2〉

式中  f一一频率；

F₁一扫频的下限频率；

k一一取决于扫频速率的因素；

t一一时间。

 

对本标准的试验，如果时间以分钟计算，扫频速率是每分钟一个倍频程（见4.1.6），

则k=log_e2=0.693。

为了确定一个扫频循环的倍频程数，采用下列公式:

 

=6.644×log10(f₂/f₁)………………（3）

 

式中：N一一倍频程数

fl一一扫频的上限频率；

f2一一扫频的下限频率。

利用上述公式所得出的数值列在表A1中，并给出了与推荐的扫频循环数及频率范围有关的整数时间(见5.3.1)。

表A1  每轴线的扫频循环数及相应的试验时间

频率范围 Hz	扫频循环数
	1	2	5	10	20	50	100
1～35 1～100 10～55 10～150 10～500 10～2000 10～5000 55～500 55～2000 55～5000 100～2000	10 min 13min 5min 8min 11min 15mm 18min 6min lOmin I3min 9min	21 min 27min 10minn 16min 23min 31mm 36min l3min 21min 26min 17min	5O min 1h05min 25min 40min 55min l h15min 1h30min 30min 50min 1h05min 45min	1h45min 2hl5min (45min〉 (lh45min) 〈2h〉 〈2h30min〉 3h 〈1h〉 (lh45min) 2hl5min (lh30min)	3h30min 4h30min (lh45min) (2h30min〉3h45min 5h 6h 2h 3h30min 4h15min 3h	9h 11h 4h (7h) 9h 13h 15h 5h 9h 11h 7h	(17h) 22h (8h) (13h) 19h 25h 30h 11h 17h 22h 14h
注 l表中所列的耐久时间是以10ct/min的扫频速率计算出来的，并且是用4舍5入的方法取整数。其误差不超过10%。 2括号内的数据是从附录B和附录C中得来的。

 

A5 通常带减振器的设备

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