隨機(jī)振動指的是一種振動波形極為雜亂無序的振動形式。對于未來任意給定的時刻,其瞬時值均無法預(yù)先確定,并且其波形隨時間的變化毫無規(guī)律可循,無法借助確定性函數(shù)來闡釋其內(nèi)在規(guī)律。
在自然環(huán)境與工程實(shí)際場景中,存在著這樣一類現(xiàn)象:它們的變化高度不規(guī)則、毫無規(guī)律可言,既無法提前預(yù)估,也無法再次重現(xiàn)。物理現(xiàn)象中這種缺乏明確規(guī)律的變化特性,就被定義為“隨機(jī)”。舉例來說,海浪的起伏、地震的波動、陣風(fēng)(湍流)的肆虐、火箭噴氣產(chǎn)生的噪聲,以及車輛行駛在不平路面時產(chǎn)生的顛簸等,都屬于此類隨機(jī)現(xiàn)象。
當(dāng)系統(tǒng)在這些隨機(jī)現(xiàn)象的作用下時,所產(chǎn)生的振動規(guī)律同樣呈現(xiàn)出隨機(jī)特征,整個振動過程充滿了不確定性,這種振動便被稱作隨機(jī)振動。
在工程領(lǐng)域,存在著大量此類實(shí)際案例:
海洋平臺結(jié)構(gòu)、水面艦船以及出入水階段的導(dǎo)彈,在海浪的持續(xù)沖擊下會產(chǎn)生振動;飛行器在穿越湍流區(qū)域時,其結(jié)構(gòu)會因湍流的作用而發(fā)生振動;高聳的建筑物與橋梁在陣風(fēng)的吹拂下,也會隨之產(chǎn)生振動;當(dāng)?shù)卣饋硪u,所有地面建筑結(jié)構(gòu)都會在地震力的作用下產(chǎn)生不同程度的振動;火箭、導(dǎo)彈等飛行器在飛行過程中,會受到發(fā)動機(jī)噴氣噪聲以及大氣氣動噪聲的影響,其結(jié)構(gòu)也會因此出現(xiàn)振動;各類車輛在行駛過程中,由于路面不平整,同樣會產(chǎn)生振動。
開展振動試驗(yàn)的核心目的,是驗(yàn)證裝備在其整個壽命周期內(nèi),能否承受各種振動條件的考驗(yàn),并始終保持正常工作狀態(tài)。此外,有時還會對產(chǎn)品進(jìn)行更嚴(yán)苛的考核,即檢驗(yàn)其在振動與其他氣候環(huán)境因素(如溫度、濕度)疊加作用下的工作性能,這類試驗(yàn)通常被稱為“溫度 + 濕度 + 振動”三綜合試驗(yàn)。
導(dǎo)線磨損;緊固件/元器件松動;斷續(xù)的電氣接觸;電氣短路;密封失效;元器件失效;光學(xué)上或機(jī)械上的失調(diào);結(jié)構(gòu)裂紋或斷裂;微粒和失效元器件的移位;過大的電氣噪聲等 。
振動試驗(yàn)程序
程序1:一般振動
試驗(yàn)評估裝備在寬頻帶隨機(jī)振動環(huán)境下的性能,模擬裝備在運(yùn)輸、操作或作戰(zhàn)時可能遇到的廣泛振動情況。特點(diǎn):通常采用隨機(jī)振動,振動譜根據(jù)裝備的使用環(huán)境定制,覆蓋較寬的頻率范圍。
程序2:模擬散裝貨物運(yùn)輸振動試驗(yàn)
專門針對裝備作為散裝貨物運(yùn)輸時可能遇到的振動條件,如鐵路、公路、海上或空中運(yùn)輸。特點(diǎn):可能包括正弦掃頻振動和隨機(jī)振動,模擬運(yùn)輸過程中的特定振動譜,重點(diǎn)關(guān)注運(yùn)輸過程中的長期振動疲勞效應(yīng)(114檢測網(wǎng))。
程序3:模擬大型組件運(yùn)輸振動試驗(yàn)
適用于大型軍事裝備組件在特殊運(yùn)輸條件下的振動評估,考慮到了大型結(jié)構(gòu)件在運(yùn)輸過程中的獨(dú)特振動響應(yīng)。特點(diǎn):可能包括特定的正弦振動或隨機(jī)振動模式,模擬大型組件在運(yùn)輸過程中的振動特性,可能更注重低頻振動的影響。
程序4:組合式飛機(jī)外掛的掛飛和自由飛
專門用于評估飛機(jī)外掛武器系統(tǒng)、吊艙或傳感器等在掛飛狀態(tài)或投放(自由飛)過程中的振動耐受性。特點(diǎn):包含飛行過程中可能遇到的復(fù)雜振動環(huán)境,如啟動、飛行中的氣動振動、著陸沖擊等,既包括隨機(jī)振動也可能包含特定的沖擊試驗(yàn)。
三、GJB150.16A 各個試驗(yàn)程序的
振動時長是多少的?
在GJB150.16A標(biāo)準(zhǔn)里,并未直接給出一個放之四海而皆準(zhǔn)、適用于所有試驗(yàn)程序的固定標(biāo)準(zhǔn)時長。不同試驗(yàn)程序的時長設(shè)定,需綜合考量多種因素,比如試驗(yàn)的具體類型(像正弦振動試驗(yàn)、隨機(jī)振動試驗(yàn),或是針對特定運(yùn)輸場景所做的振動模擬試驗(yàn)等)、裝備自身的特性,以及裝備預(yù)期投入使用的環(huán)境條件等。
為確保試驗(yàn)?zāi)軌蚓珳?zhǔn)模擬裝備在實(shí)際服役過程中可能遭遇的振動狀況,試驗(yàn)時長的確定必須依據(jù)裝備的使用說明書、設(shè)計(jì)規(guī)范要求,以及對裝備振動暴露頻譜的預(yù)估情況。
通常來說,試驗(yàn)時長主要由以下幾方面因素來決定:
首先是頻率范圍,振動試驗(yàn)所涵蓋的頻率范圍越寬泛,為了在各個關(guān)鍵頻率點(diǎn)上都能獲得足夠的暴露時長,試驗(yàn)所需時間可能就越長。
其次是振動譜,由于裝備在實(shí)際應(yīng)用場景中會面臨不同的振動譜,比如運(yùn)輸過程中的振動譜、飛行過程中的振動譜等,針對不同的振動譜,試驗(yàn)時長也會存在差異。
再者是試驗(yàn)?zāi)康模囼?yàn)?zāi)康牟煌瑢υ囼?yàn)時長的要求也會有所區(qū)別。例如,耐久性測試、功能驗(yàn)證測試,或是敏感度評估測試等,都可能會影響試驗(yàn)的持續(xù)時間。
最后是標(biāo)準(zhǔn)推薦,雖然GJB150.16A標(biāo)準(zhǔn)中可能會針對某些特定類型的試驗(yàn),給出推薦的暴露時間或者循環(huán)次數(shù),但在實(shí)際應(yīng)用時,還需要結(jié)合試驗(yàn)的具體配置情況來綜合確定。
四、振動試驗(yàn)設(shè)備
在常規(guī)的振動試驗(yàn)程序中,通常會依據(jù)試驗(yàn)所要求的頻率范圍、位移參數(shù),以及受試樣品和夾具的具體尺寸、質(zhì)量等因素,來挑選合適的振動試驗(yàn)臺。
針對散裝貨物的運(yùn)輸環(huán)境模擬,一般會選用運(yùn)輸顛簸臺。這種設(shè)備能夠在臺面的垂直方向上,產(chǎn)生頻率為5Hz、雙振幅值達(dá)25.4mm的圓周運(yùn)動,以此模擬散裝貨物在運(yùn)輸過程中可能遭遇的顛簸狀況。
當(dāng)涉及大型組件的運(yùn)輸環(huán)境模擬時,通常采用實(shí)際跑車試驗(yàn)的方式。試驗(yàn)過程中,所選取的試驗(yàn)路面可以是專門設(shè)計(jì)的試驗(yàn)道路,也可以是具有代表性的典型公路,或是指定的專用公路,從而更真實(shí)地還原大型組件在實(shí)際運(yùn)輸中的振動情況。
而對于組合式飛機(jī)外掛在掛飛和自由飛狀態(tài)下的振動模擬,同樣會借助實(shí)驗(yàn)室中的振動試驗(yàn)臺來完成。
制造階段環(huán)境應(yīng)力篩選振動試驗(yàn);卡車、拖車、履帶車等運(yùn)輸振動環(huán)境;飛機(jī)-噴氣式飛機(jī)、螺旋槳式飛機(jī)、直升機(jī)振動環(huán)境;艦船-水面艦船振動試驗(yàn);鐵路-火車振動試驗(yàn);固定翼飛機(jī)-噴氣式飛機(jī);發(fā)動機(jī)-渦輪發(fā)動機(jī)振動環(huán)境等。
對于工作環(huán)境的振動,飛機(jī)和飛機(jī)外掛的設(shè)備用的比較多,并且這類振動都是復(fù)合型的振動試驗(yàn),一般有寬帶+窄帶隨機(jī)試驗(yàn),振動方向通常也是相互垂直的三個方向,測試時長通常為幾小時根據(jù)產(chǎn)品使用環(huán)境而定。