可靠性仿真试验方法简介——振动篇
西安交大 物理仿真实验 受迫振动
操作方法: 1) 把驱动臂与其他仪器连接时候，为了保护喇叭要把振荡器顶部的 锁头拨动到锁定位置锁定好驱动臂。 2) 用一个挂钩把振荡器驱动臂与实验仪器相互连接后,解锁驱动臂。 3) 把信号发生器与振荡器相连接。 4) 调整信号发生器的输出频率和幅度，注意电流不要超过 1A。 在软件中，振荡器已与信号发生器连接好。鼠标移动到振荡器时，显示当前 振荡器的振幅。 性能指标： 信号频率：0.1Hz 到 5 kHz. 振幅峰峰值：最大值是 7mm（1Hz 时），幅度随着频率上升下降。
(3)连接好信号发生器和振荡器,打开信号发生器，设定频率为 f o 。
8
(4)调整合适的信号发生器输出振幅。当挂钩振幅峰峰值超过 4cm 后，关闭信号 发生器。 (5)当振幅峰峰值衰减到 4cm 后，打开计时器。
(6)记录振幅峰峰值衰减到 2cm 时所需的时间 t1/2 (7)重复步骤(3)到(5),测量 3 次。 (8)测量 50 个全振动的时间。
2 max 0 2 2
(13.3)
幅度衰减一半的区域 ：
2 3 .
(13.4)
2. 耦合振动
k 弹簧
m k m k 弹簧 弹簧
振荡器
图 13.4
耦合振动系统
图 13.4 是一个耦合振动系统，由 3 个倔强系数 k 和 2 个质量 m 的重物组成。系 统有两个共振频率点，一种频率为，
9
公式(13.3),(13.4)计算的结果进行比较。 注意:可根据不同的实验要求设定不同的仪器参数，包括弹簧 1，2 的质量和倔强 系数。 4．耦合振动 (1)振动系统安装后向砝码盘上添加砝码,使每个砝码盘的总重量大约 50 g 。 (2)打开信号发生器,设定频率为 0.5Hz 。 (3)调节信号发生器的输出使得振荡器输出振幅大约 1mm(鼠标移到振荡器上显 示),等系统振动稳定后记下挂钩振幅的峰峰值。 (4)改变频率从 0.5 到 5.0 Hz，重复步骤(4)。 (5)做出振幅-频率图，求出两个共振频率点。 注意：弹簧振动时不能添加砝码，砝码盘重量参见“受迫振动”内容部分测量值, 弹簧的重量和倔强系数可自行制定。重量单位是 kg,倔强系数单位是 N/m 。
物理实验技术中的振动性能测量方法与技巧
物理实验技术中的振动性能测量方法与技巧在物理实验中，振动性能的测量是非常重要的工作之一。
它不仅可以帮助我们了解物体在振动过程中的行为，还可以指导我们设计和改进振动系统。
本文将介绍几种常用的振动性能测量方法与技巧。
首先，我们来了解一下振动的基本概念。
振动是物体在某个平衡位置附近做周期性的往复运动。
它有许多重要的特性，如频率、振幅、相位等。
测量这些特性对于研究和控制振动系统至关重要。
一种常用的测量振动频率的方法是利用频率计或振动传感器。
频率计通常是一种用于测量振动系统频率的仪器，它可以直接读取振动信号的频率。
而振动传感器则是一种能够感知振动并将其转换为电信号的装置。
它通常由加速度计或速度计组成，可以测量振动系统的加速度或速度，并由此计算出频率。
另一种常见的振动测量方法是利用振幅计。
振幅计是一种用于测量振动振幅的仪器，它通常采用弹簧、负荷电阻等结构来测量力的大小，然后通过力和振幅之间的关系计算振动振幅。
在实验中，我们可以将振幅计放置在需要测量振动的物体上，通过读取振幅计的示数来得到振动振幅。
除了频率和振幅以外，相位也是振动性能中的重要指标之一。
相位描述了振动信号相对于某个基准位置的偏移量。
测量振动相位的常见方法之一是利用示波器。
示波器是一种用于测量电信号波形的仪器，我们可以使用示波器来测量振动系统的波形，并通过分析波形的特征来确定振动信号的相位。
在实际的振动性能测量中，我们还需要注意一些技巧和注意事项。
首先，为了获得准确的测量结果，我们需要选择适当的测量仪器，并对其进行校准。
校准是指将测量仪器的读数与已知准确值进行比对，以确定其准确性和精确度。
其次，我们需要选择适当的测量位置和方法。
在选择测量位置时，我们需要考虑振动特性的变化情况，尽量选择能够代表整个振动系统的位置进行测量。
此外，我们还需要选择适当的测量时间和测量次数，以确保测量结果的稳定性和可靠性。
综上所述，振动性能的测量在物理实验中具有重要的意义。
振动试验基本知识
专业知识1、振动试验基本知识1.1 振动试验方法试验方法包括试验目的，一般说明、试验要求、严酷等级及试验程序等几个主要部分。
为了完成试验程序中规定的试验，在振动试验方法中又规定了“正弦振动试验”和“随机振动试验”两种型式的试验方法。
正弦振动试验正弦振动试验控制的参数主要是两个，即频率和幅值。
依照频率变和不变分为定频和扫频两种。
定频试验主要用于：a）耐共振频率处理：在产品振动频响检查时发现的明显共振频率点上，施加规定振动参数振幅的振动，以考核产品耐共振振动的能力。
b）耐予定频率处理：在已知产品使用环境条件振动频率时，可采用耐予定频率的振动试验，其目的还是为考核产品在予定危险频率下承受振动的能力。
扫频试验主要用于：●产品振动频响的检查（即最初共振检查）：确定共振点及工作的稳定性，找出产品共振频率，以做耐振处理。
●耐扫频处理：当产品在使用频率范围内无共振点时，或有数个不明显的谐振点，必须进行耐扫频处理，扫频处理方式在低频段采用定位移幅值，高频段采用定加速度幅值的对数连续扫描，其交越频率一般在55-72Hz，扫频速率一般按每分钟一个倍频进行。
●最后共振检查：以产品振动频响检查相同的方法检查产品经耐振处理后，各共振点有无改变，以确定产品通过耐振处理后的可靠程度。
随机振动试验随机振动试验按实际环境要求有以下几种类型：宽带随机振动试验、窄带随机振动试验、宽带随机加上一个或数个正弦信号、宽带随机加上一个或数个窄带随机。
前两种是随机试验，后两种是混合型也可以归入随机试验。
电动振动台的工作原理是基于载流导体在磁场中受到电磁力作用的安培定律。
1.2 机械环境试验方法标准电工电子产品环境试验国家标准汇编（第二版）2001年4月汇编中汇集了截止目前我国正式发布实施的环境试验方面的国家标准72项，其中有近50项不同程度地采用IEC标准，内容包括：总则、名词术语、各种试验方法、试验导则及环境参数测量方法标准。
其中常用的机械环境试验方法标准：（1）GB/T 2423.5-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ea和导则：冲击（2）GB/T 2423.6-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Eb和导则：碰撞（3）GB/T 2423.7-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ec和导则：倾跌与翻倒（主要用于设备型产品）（4）GB/T 2423.8-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ed和导则：自由跌落（5）GB/T 2423.10-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc和导则：振动（正弦）（6）GB/T 2423.11-1997 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fd：宽频带随机振动——一般要求（7）GB/T 2423.12-1997 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fda：宽频带随机振动——高再现性（8）GB/T 2423.13-1997 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fdb：宽频带随机振动——中再现性（9）GB/T 2423.14-1997 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fdc：宽频带随机振动——低再现性（10）GB/T 2423.15-1997 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ga和导则：稳态加速度（11）GB/T 2423.22-1986 电工电子产品基本环境试验规程温度（低温、高温）和振动（正弦）综合试验导则（12）GB/T 2423.24-1995 电工电子产品环境试验温度（低温、高温）/低气压/振动（正弦）综合试验导则GJB150.1～150.20-86 军用设备环境试验方法标准中共包括1个总则和19个试验方法，以美国军用标准MIL-STD-810C或810D为依据制订，其中涉及机械环境试验的是：（1）GJB150.15-86 军用设备环境试验方法加速度试验（2）GJB150.16-86 军用设备环境试验方法振动试验（3）GJB150.17-86 军用设备环境试验方法噪声试验（4）GJB150.18-86 军用设备环境试验方法冲击试验（5）GJB150.20-86 军用设备环境试验方法飞机炮振试验依据MIL-STD-810F修订的GJB150即将颁布。
振动数值仿真方法
Houbolt法的计算机实施格式
燕山大学机械工程学院
School of Mechanical Engineering, Yanshan University
A. 初始计算 1. 形成质量矩阵M，阻尼矩阵C和刚度矩阵K。
x 0。 2. 给出初始值 x0， x 0，
3. 选择时间步长△t，并计算积分常数： 2 2 a2 5 t ， a1 11 6t， a3 3 t， a4 2a0 a0 2 t ，
4.1
中心差分法
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◆中心差分法是直接积分法的一种。 ◆它是将系统的运动微分方程在时间域内离散，化 成对时间的差分格式，然后根据初始条件，利用逐步积 分求出在一系列离散时刻上的响应值。 离散系统的运动微分方程为
x 4. 计算 xt x0 tx 。 0 a 0 3
a0 1 t 2 , a1 1 2t , a2 2a0 , a3 1 a2
ˆ a0 M a1C 5. 形成有效刚度矩阵：K ˆ LDLT ˆ 作三角分解：K 6. 对 K
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T
x t t a0 xt t a2 xt a4 xt t a6 xt 2 t x t t a1 xt t a3 xt a5 xt t a7 xt 2 t
◆Houbolt法和中心差分法的根本不同之处是刚度矩阵K 出现在方程 (1)的左端，因此 Houbolt 法是隐式积分格式， 其舍入误差与步长 △t的大小无关，所以Houbolt法是无 条件稳定的。
1 1 ˆ K M C 2 t 2t
可靠性测试-振动与冲击
4 、不良的对策
冲击的持续时间与系统的固有周期相比很短， 设备在冲击下的响应是非稳态的、非随机的短暂 存在的运动 ，很难用什么函数来分析、采用什么 参数法之类的手段来消除这种影响 。一般应用的 是用冲击隔离器来进行冲击隔离。
峰值：在给定区域内某一量的最大值 。振动量的峰 值一般取为该量与其平均值之间的最大偏差
4 、测试
1)概述 对于正弦振动试验 ，按频率的变化方式可
分为定频振动、线性扫描、分段线性扫描、对 数扫描。 2)名词解释
定频扫描： 即定在危险频率点上的振动 ，一 般方式为在某个频率范围内选定 若干个危险的频率点 ，每个点上
振动：（机械）系统中运动量的振荡现象 固有频率： 由系统本身的质量和刚度所决定的频率 响应： 系统受外力或其它作用时的输出
周期振动：每经过相同时间间隔 ，其运动量值重复 出现的振动
非周期振动： 不是周期性的振动 扫描： 可变量（通常是频率）连续经过某一 区间的
过程
激励：作用于系统 ，激起系统出现某种响应的外力 或其它输入
控制间隙或误差来降低和消除。 2)振动的隔离
①振源的隔离. 对于本身是振源的机械 ，为了减 小它对其它部位的影响 ，可将它安装在隔振器上使 其与 其它部位隔开。
②精密设备的隔离. 对于必须在不受强烈振动下 使用的电子设备 ，可将它们安装在振动隔离器上使 其免受环境的影响。
3)控制响应 ①改变固有频率. 当设备的固有频率与振源的振
停留若干时间来振动 。这种方法目前已较 少采用。
线性扫描： 线性扫描是在整个试验频率范围内的每个 频率上的振动时间相同 ，常用于振动频率 范围较窄的场合 ，一般用于机械设备振动 的场合 。用这种方式进行扫频的缺点是： 在高频段的每个频率上的振动次数太多， 而在低频段的每个频率上的振动次数又太 少。
振动测试原理
振动测试原理振动测试是一种用来测量物体振动特性的技术手段，它可以帮助人们了解物体在振动状态下的各种参数，如振动频率、幅值、相位等。
振动测试广泛应用于工程领域、科学研究、产品质量控制等方面，具有重要的实用价值和意义。
振动测试的原理是基于物体振动产生的信号，通过传感器采集相应的振动信号，并对信号进行分析处理，从而获取物体振动的相关信息。
振动测试的关键在于信号的采集和分析，这其中涉及到传感器的选择、安装位置、采样频率、数据处理等多个方面。
传感器的选择对于振动测试至关重要，不同类型的振动信号需要选择不同类型的传感器。
常见的振动传感器有加速度传感器、速度传感器和位移传感器，它们分别适用于不同频率范围的振动信号。
在进行振动测试时，需要根据具体的测试要求选择合适的传感器，以确保采集到准确的振动信号。
传感器的安装位置也对振动测试结果产生影响，合理的安装位置可以最大程度地保证信号的准确性。
通常情况下，传感器需要安装在物体振动的主要部位，以获取最具代表性的振动信号。
此外，传感器的安装方式和固定方式也需要特别注意，以避免在测试过程中产生误差。
采样频率是指在一定时间内采集振动信号的次数，它直接影响到信号的分辨率和准确性。
在进行振动测试时，需要根据被测试物体的振动频率范围选择合适的采样频率，以保证采集到足够的振动信息。
通常情况下，采样频率需要是振动信号频率的两倍以上，以满足奈奎斯特采样定理的要求。
数据处理是振动测试的最后一步，通过对采集到的振动信号进行分析处理，可以得到物体振动的各项参数。
常见的数据处理方法包括时域分析、频域分析、阶次分析等，它们可以帮助人们全面地了解物体的振动特性。
在进行数据处理时，需要根据具体的测试要求选择合适的分析方法，并结合实际情况进行综合分析，以得出准确的测试结果。
总的来说，振动测试原理涉及到传感器选择、安装位置、采样频率、数据处理等多个方面，这些方面都对振动测试结果产生重要影响。
只有在这些方面都做到合理、准确，才能够得到准确可靠的振动测试结果，为工程领域、科学研究、产品质量控制等提供有力支持。
04-1 振动数值仿真方法
1 1 ˆ K M C 2 t 2t
2 ˆ Rt Rt K 2 M xt t
1 1 2 M C xt t 2t t
ˆ ˆ Kx t t Rt
(1)
(2)
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1 xt t 11xt t 18 xt 9 xt t 2 xt 2 t 6t x 1 2x 5x 4x x t t t t t t t t 2 t 2 t
在t＋△t时刻的动力方程为
M x t t Cx t t Kxt t Rt t
M x Cx Kx Rt
式中M，C，K分别为系统的质量矩阵，阻尼矩阵和刚度 矩阵； x , x ， x分别表示系统的加速度向量，速度向量 和位移向量；R(t)是外力向量。
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ˆ 1 M 1 C K t 2 2 t
ˆ R K 2 M x R t t t t 2
1 1 2 M C xt t 2t t
(3)
◆求解方程式(1)，可得xt+t。 ◆由式(3)可以看出，为求xt+t必须使用xt和xt-t的值
a7 a3 9 。 a5 a3 2， a6 a0 2 ，
4.使用特殊的起始过程，计算xt和x2t。
ˆ： ˆ a0 M a1C K 5. 形成有效刚度矩阵 K K T ˆ ˆ K LDL 6. 对 K 作三角分解：
机械可靠度试验(Vibration-drop-shock)+...
機械可靠度試驗簡介一、振动试验1.振动试验概要振动试验是评估产品在运输及使用过程中承受振动环境的适应能力，模拟产品可能遭遇的最严酷环境，为产品的设计验证，品质验证提供失效机理分析，失效统计，保证产品具有更高的可靠性水平。
振动试验要求越来越多，其背景具体体现如下：1.1 新材料，新工艺的应用。
1.2 整机小型化使元器件密集度更高，更容易受到外部振动影响。
1.3 便携式、车载、机载、航天、经济全球化的物流环境，产品使用环境已变得更加苛刻和无法估计。
2.振动试验的分类。
振动是物体围绕平衡位置，作往复运动的一种运动形式。
通常用一些物理量（如位移、速度、加速度、频率等）随时间变化的函数式来表示振动时间历程。
2.1名詞述語：载具——承载产品用的运输工具或平台。
振动试验是一种以模拟载具的试验形式，所以不同的载具表现出的振动特性各不相同，各种载具的振动环境如下：註：振动试验不会因为产品之不同而有不同的振动试验规则，而是因为载具不同而有不同的振动试验规则。
2.1.1车载——5---500Hz汽车运输主要的振动来源于路况，发动机的转速,行驶系统的激振力,这几个方面振动频宽在5——500Hz之间，但由于充气轮胎本身具有较强的减震能力，是一个较好的高频减震器，所以对产品作用能量大多在5——200Hz之间，而200-500Hz之间部分频宽存在的能量随着频率增加而衰减。
如图一表示;3.1.3空运——20---2000Hz空运振动源来自于飞机周围的空气扰流、喷射气体、气流、音爆、次音速，上述振动源通过机身结构或其他传递界质，传递到机载之产品上，频宽通常在20----2000Hz。
如图三表示;b)对数扫频(log)1oct/min---表B对数扫频变化的特点是在指定频宽内扫频时,有低频较慢/高频较快,以对数方式变化,也就是停留在每个倍频的时间都一样，如：10-80Hzlog swept ,10-20Hz,20-40Hz,40-80Hz每个倍频用的时间都为1Min（倍频是指：终止频率是起始频率的两倍，如：5--10Hz就是一个倍频，即1 octave, 5-10Hz需用1min去完成扫频,就是1oct/min）计算公式：n= {3.332*log (f2/f1)}/T“低频共振破坏力最大,所以一般的电子产品都采用对数扫频方式,使产品在低频时,多停留时间,以筛选出有潜在缺陷的部品,扫频速率选定,尽可能慢,以便于试件有足够的时间来响应，IEC规程中一般要求Swept rate ≤1 octave/min.(4) 扫描时间：即单次扫频的持续时间:正弦振动一般应用在研发过程中搜寻共振频率上,通过共振频率的搜寻,来改善产品的结构和减振措施,反过来改变产品的共振频率.其目的是掌握产品的可靠性水平评估，为产品的标准化探讨试验及可靠性保证试验作前期的数据收集,以便于更好监控工艺流程。
定频振动应力仿真
定频振动应力仿真定频振动应力仿真是一种通过计算机模拟的方法，用于研究物体在特定频率下受到的应力情况。
它可以帮助工程师和科学家预测和优化结构在振动环境中的性能，从而提高产品的可靠性和耐久性。
1. 简介定频振动应力仿真是一种基于有限元分析（FEA）方法的数值模拟技术。
它通过将结构划分为许多小的离散单元，并对每个单元进行求解，来模拟物体在特定频率下受到的应力情况。
这种方法可以准确地预测结构在振动环境中的响应，并帮助工程师设计更加稳定和可靠的产品。
2. 仿真过程（1）建立几何模型：需要根据实际物体或结构的几何形状，在计算机软件中建立一个三维模型。
这可以通过CAD软件完成，也可以使用现有模型进行修改。
（2）网格划分：接下来，需要将几何模型划分为许多小的离散单元，称为有限元。
这些有限元可以是三角形、四边形或其他形状，具体取决于模型的复杂程度和计算需求。
网格划分的精确度对仿真结果的准确性至关重要。
（3）材料属性定义：在进行仿真之前，需要为每个有限元定义材料属性，如弹性模量、泊松比和密度等。
这些属性可以通过实验测量或从现有数据库中获取。
（4）边界条件设置：为了模拟真实环境中的振动情况，需要为模型设置适当的边界条件。
这包括约束条件、外部载荷和激励信号等。
边界条件的设置应考虑到结构的实际使用情况和振动频率。
（5）求解方程：一旦完成了上述步骤，就可以开始求解有限元方程。
这通常涉及到数值方法和迭代算法，以获得结构在特定频率下受到的应力分布。
（6）结果分析：可以通过可视化工具来分析并展示仿真结果。
这可以包括应力云图、变形图和振动模态等。
通过观察这些结果，工程师可以评估结构在振动环境中的性能，并根据需要进行优化设计。
3. 应用领域定频振动应力仿真广泛应用于各个领域，包括航空航天、汽车工程、机械设计和建筑等。
在航空航天领域，它可以帮助工程师评估飞机结构在起飞和着陆时的振动应力，以确保其安全性。
在汽车工程中，它可以用于研究发动机和底盘的振动特性，以改善乘坐舒适性和操控稳定性。
组合式飞机外挂振动试验方法
组合式飞机外挂振动试验方法引言组合式飞机外挂是指在飞机机身下部或翼下挂载各类外部设备和载荷，如燃油箱、武器、传感器等。
这些外挂在飞行时会受到飞机振动的影响，可能会对外挂装置的结构强度和稳定性造成影响。
因此，对组合式飞机外挂进行振动试验是非常重要的，可以评估外挂系统的性能和安全性能。
本文将介绍组合式飞机外挂振动试验的方法和步骤。
一、振动试验的背景组合式飞机外挂振动试验是为了验证外挂系统在飞行中的振动性能，包括外挂的结构强度、稳定性以及对飞机的影响。
振动试验可以模拟飞行中的各种振动环境，评估外挂系统对振动的响应能力和耐久性。
通过振动试验，可以发现外挂系统的潜在问题，提前进行改进和优化，确保外挂系统的安全性和可靠性。
二、振动试验的准备工作1.制定振动试验计划在进行振动试验前，需要制定详细的试验计划，包括试验的目的、试验的环境条件、试验的参数设置等。
试验计划应包括外挂系统的振动测试范围，振动频率、振幅和持续时间等参数。
同时，还需要对试验过程和设备进行详细的安排和安全措施。
2.准备试验设备和工具振动试验需要使用专业的试验设备和工具，如振动台、加速度传感器、振动计、数据采集系统等。
这些设备和工具需要提前准备好，并进行合理的校准和调试，确保试验的准确性和可靠性。
3.对外挂系统进行检测和准备在进行振动试验前，需要对外挂系统进行详细的检测和准备工作。
包括外挂结构的检查、若有损坏或异常应修复或更换，外挂系统的固定和连接件的检查，确保外挂系统完好无损，能够承受试验过程中的振动载荷。
4.试验人员培训和安全措施振动试验是一项复杂的工作，需要具备专业的知识和技能。
在进行振动试验前，需要对试验人员进行培训，了解试验过程和安全措施，确保试验的顺利进行和人员的安全。
三、振动试验的步骤1.安装外挂系统首先，需要将外挂系统安装在振动台上，确保外挂系统与振动台的连接结实可靠。
在安装过程中，需要注意外挂系统的位置和方向，确保试验时外挂系统受到充分的振动力和载荷。
振动测试技术方案
振动测试技术方案振动测试技术方案1. 背景介绍振动测试技术是工程领域中的一项重要技术。
振动测试可用于检测设备或结构的自然振动频率、结构的弹性属性、应力及损伤状态等。
识别设备或结构的振动特征，能够帮助人们更准确地评估设备或结构的健康状况，进而有效地进行预防性维护和故障诊断。
2. 技术方案2.1 设备准备在进行振动测试之前，首先需要准备必要的设备。
主要包括振动测量仪器、传感器、电缆、电源等。
振动测量仪器可选择三维振动计或光学测量仪器等。
传感器主要包括加速度计、速度计和位移计等。
为了保证测量结果的准确性，选择合适的传感器至关重要。
电缆和电源用于连接和供电。
2.2 测量方法振动测试方法通常包括自由振动测试和受控振动测试。
自由振动测试是指在设备或结构自然振动条件下进行测试，而受控振动测试是指通过施加外部控制力激发设备或结构的振动来进行测试。
根据实际情况选择合适的测试方法。
2.3 测量步骤具体的振动测试步骤如下：步骤一：选择合适的测量点根据设备或结构的特性和需要测量的参数，选择合适的测量点。
对于一些比较大的结构，需要选定多个测量点进行测试，以便全面地了解结构的振动情况。
步骤二：安装传感器将传感器安装在测量点上，并通过电缆与测量仪器连接。
安装传感器时应注意传感器的位置和方向，以免影响测试结果。
步骤三：进行测量在进行测量之前，应保证设备或结构处于正常工作状态。
启动测试仪器，记录测量数据。
在自由振动测试中，测量数据通常包括振动频率、振幅和阻尼等参数。
在受控振动测试中，还需记录激振频率、激振幅值以及相位等参数。
步骤四：数据分析对测量数据进行分析，根据实际情况选择合适的分析方法。
常用的分析方法包括频谱分析、时域分析、相位分析等。
通过分析得到的结果，可以了解设备或结构的振动特性，有助于下一步的预防性维护或故障诊断工作。
3. 注意事项在进行振动测试时，需要注意以下事项：3.1 选取合适的测量点和传感器，以保证测量结果的准确性。
振动测试原理
振动测试原理振动测试是一种常用的工程测试手段，它可以用来测量物体在振动过程中的各种参数，如振幅、频率、相位等，从而帮助工程师分析和评估物体的振动性能。
振动测试原理是基于物体在受到外力作用时会产生振动的基本物理规律，下面将详细介绍振动测试的原理及其应用。
振动测试的原理主要包括振动的基本概念、振动的传播方式和振动测试的基本方法。
首先，振动是物体在受到外力作用时产生的周期性的运动。
振动的基本参数包括振幅、频率和相位。
振幅是振动的最大偏离量，频率是单位时间内振动的周期数，相位是振动的起始相对位置。
这些参数可以通过振动测试手段来准确测量，从而帮助工程师分析物体的振动特性。
其次，振动可以通过不同的传播方式进行传递，主要包括机械振动和声波振动。
机械振动是物体在受到外力作用时产生的直接机械振动，而声波振动是振动通过介质（如空气、水等）传播的声波。
振动测试可以通过传感器和仪器来测量不同传播方式下的振动参数，从而帮助工程师分析物体的振动传播特性。
最后，振动测试的基本方法包括模态分析、频谱分析和振动响应测试。
模态分析是通过激励物体的振动，测量物体的振动模态（如固有频率、振型等）来分析物体的结构特性。
频谱分析是通过傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，从而分析物体的频率分布特性。
振动响应测试是通过激励物体的振动，测量物体的响应信号来分析物体的动态特性。
这些方法可以帮助工程师全面地了解物体的振动特性，从而指导工程设计和优化。
综上所述，振动测试原理是基于物体在受到外力作用时会产生振动的基本物理规律，通过测量物体在振动过程中的各种参数，帮助工程师分析和评估物体的振动性能。
振动测试的原理包括振动的基本概念、振动的传播方式和振动测试的基本方法，通过这些原理，工程师可以全面地了解物体的振动特性，从而指导工程设计和优化。
标准振动试验介绍
标准振动试验介绍（一通检测）简介振动试验是评定元器件、零部件及整机在预期的运输及使用环境中的抵抗能力.物体或质点相对于平衡位置所作的往复运动叫振动。
振动又分为正弦振动、随机振动、复合振动、扫描振动、定频振动。
描述振动的主要参数有：振幅、速度、加速度。
单频正弦振动频率为f时，振幅单峰值为D，则其速度单峰值为，加速度单峰值为。
振动试验标准：GJB 150.25-86GB-T 4857.23-2003GBT4857.10-2005目前可以进行该试验的试验室有测量控制设备及系统实验室、环境可靠性与电磁兼容试验中心、苏州电器科学研究所。
在现场或实验室对振动系统的实物或模型进行的试验。
振动系统是受振动源激励的质量弹性系统，如机器、结构或其零部件、生物体等。
振动试验是从航空航天部门发展起来的，现在已被推广到动力机械、交通运输、建筑等各个工业部门及环境保护、劳动保护方面，其应用日益广泛。
振动试验包括响应测量、动态特性参量测定、载荷识别以及振动环境试验等内容。
响应测量主要是振级的测量。
为了检验机器、结构或其零部件的运行品质、安全可靠性以及确定环境振动条件，必须在各种实际工况下，对振动系统的各个选定点和选定方向进行振动量级的测定，并记录振动量值同时间变化的关系（称为时间历程）。
对周期振动，主要测定振级（位移、速度、加速度或应变的幅值或有效值）和振动周期；对瞬态振动和冲击，主要测定位移或加速度的最大峰值和响应持续时间;对平稳随机振动,主要测定力和响应的时间历程的均值和方差等；对非平稳随机振动，可把时间划分为许多小段，测定各小段内时间历程的均值和方差，找出它们同时间的关系，并以此作为振级的度量。
许多机器的振动速度在很宽频率范围内几乎为常数，所以可用在机器上选定点测得的振动速度的最大有效值作为机器振动强烈程度（称为振动烈度）的指标。
动态特性参量的测定为了设计和试制新机器或在改造旧机器时解决减振问题，以及为了提高振动机械的效率，必须了解系统的动态特性参量。
机械系统振动建模与仿真的研究进展
机械系统振动建模与仿真的研究进展引言机械振动是指机械系统中由于不平衡、不稳定、谐振或外部激励等原因引起的振动现象。
在工程实践中，了解机械振动的特性对于设计、优化和控制系统的性能至关重要。
为了深入研究机械振动，建立准确的振动模型和进行仿真模拟是必不可少的。
本文将重点介绍机械系统振动建模与仿真的研究进展。
一、振动建模方法1. 数学建模方法数学建模是机械振动研究中常用的一种方法。
它通过列举系统的动力学方程，包括质量、刚度和阻尼等参数，来描述系统的振动特性。
常用的数学建模方法包括方程建模方法、传递矩阵法和动力学分析法等。
这些方法可以精确地描述系统的振动特性，但对于复杂系统的建模和计算工作量较大。
2. 有限元建模方法有限元建模方法是一种基于数值计算的振动建模方法。
它将机械系统离散为有限数量的单元，通过数值计算方法求解系统的振动特性。
有限元模型可以灵活地建立复杂的系统，并通过改变单元的属性来模拟不同的振动情况。
有限元建模方法在机械振动研究中得到了广泛应用，特别适用于结构动力学和固体力学等领域。
二、振动仿真技术1. 模态分析模态分析是一种常用的振动仿真技术，它可以通过计算系统的固有振动模态和固有频率来了解系统的振动特性。
模态分析可以帮助工程师找到系统的主要振动模态和主要激励来源，从而进行合理的设计和优化。
2. 动态响应分析动态响应分析是一种通过施加外部激励，计算系统的动态响应的仿真技术。
通过动态响应分析，可以了解系统在不同激励条件下的振动响应情况，帮助工程师评估系统的稳定性和安全性。
3. 随机振动仿真随机振动仿真是一种用于研究随机激励下系统振动特性的仿真技术。
随机振动仿真常用于分析系统的可靠性和寿命，帮助工程师预测系统在不同激励条件下的振动情况。
三、应用案例1. 汽车振动仿真汽车振动是影响乘坐舒适性和车辆性能的重要因素。
通过振动建模和仿真技术，可以确定汽车系统中的振动源和主要振动路径，并进行优化设计，提高乘坐舒适性和车辆性能。
模拟汽车运输振动试验试验方法-概述说明以及解释
模拟汽车运输振动试验试验方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在模拟汽车运输振动试验中，为了确保汽车及其零部件在实际运输过程中能够经受得住各种振动环境的考验，需要进行相应的试验研究。
振动试验是通过模拟汽车在路面行驶过程中所受到的各种振动，并对汽车的结构与性能进行评估和验证的一种手段。
模拟汽车运输振动试验可以用于评估汽车整体结构在运输过程中的振动性能，也可以用于评估汽车零部件在运输过程中的振动反应。
通过这些试验，可以了解汽车在实际运输过程中受到的振动情况，包括振动的频率、幅值、方向等，并进一步评估汽车结构的可靠性和零部件的耐用性。
模拟汽车运输振动试验的方法主要包括振动台试验、道路试验和数值模拟试验等。
振动台试验是通过在振动台上将汽车或其零部件固定，并施加各种振动载荷，来模拟汽车在运输过程中所受到的振动。
道路试验则是将汽车驶入特定的路况环境中，通过实际行驶来模拟运输过程中的振动。
数值模拟试验则是借助计算机软件对汽车结构进行建模，并在虚拟环境中进行振动分析和模拟试验。
模拟汽车运输振动试验方法的选择要根据具体的研究目的和试验条件来确定。
不同的试验方法有其各自的特点和适用范围，其中振动台试验具有试验条件易于控制、试验过程可重复等优点，适用于对汽车整体结构进行振动性能评估；道路试验则可以更真实地反映汽车在实际运输环境中的振动情况；而数值模拟试验则具有成本低、试验过程虚拟等优势，适用于对汽车结构进行振动优化设计。
总之，模拟汽车运输振动试验是一种重要的手段，可以为汽车结构和零部件的研发与改进提供科学依据。
通过选择合适的试验方法，并结合实际的运输环境和振动条件，可以有效评估汽车的振动性能，提高汽车的结构可靠性和零部件的耐久性，从而促进汽车的稳定性和安全性。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以写如下：文章结构部分旨在介绍本文的组织框架和主要内容安排。
通过清晰而合理地安排文章结构，读者可以更好地理解文章的内容和逻辑关系，有助于读者对全文的整体把握和理解。
机械振动特性分析及仿真实验发展思路总结
机械振动特性分析及仿真实验发展思路总结机械振动是工程领域一个重要的研究方向，对于各种机械系统的设计、优化及故障诊断都具有重要的意义。
本文将总结机械振动特性分析及仿真实验的发展思路，并探讨未来的研究方向。
首先，机械振动特性分析是机械系统振动研究的基础。
通过分析机械系统的振动特性，可以揭示系统的固有频率、振型及振动传递路径等信息，为系统的设计提供依据。
常用的分析方法包括有限元法、模态分析法和频域分析法等。
有限元法广泛应用于结构振动分析，通过建立数学模型求解结构的振动特性。
模态分析法则通过识别结构的振型和固有频率来研究系统的振动特性。
频域分析法则是将时域信号转换到频域，用频谱特性来分析振动信号的能量分布。
这些分析方法相互补充，可以全面、深入地研究机械系统的振动特性。
其次，仿真实验是机械振动研究的重要手段。
通过模拟实验，可以模拟复杂机械系统的振动特性，并对系统进行优化设计。
目前，常用的仿真软件包括ANSYS、ADAMS和MATLAB等。
ANSYS可以进行结构的有限元分析，通过该软件可以模拟机械系统受力情况和振动特性等。
ADAMS则是一款专门用于机械动力学仿真的软件，可建立系统的多体模型，并模拟整体动力学行为。
MATLAB是一种编程环境和开发工具，可以进行数据分析和模型仿真。
仿真实验提供了一个经济、高效、安全的研究手段，可以在不同的工作条件下模拟机械系统的振动行为，为系统的设计和优化提供参考。
未来，在机械振动特性分析及仿真实验的研究中，有几个方向值得关注。
首先，多项式近似方法是研究机械振动特性的一个重要方向。
通过应用多项式进行信号的近似，可以提高振动分析的精度和效率。
其次，非线性振动的研究也是一个新兴的领域。
非线性振动具有复杂的动力学行为，对于机械系统的可靠性和安全性具有重要影响。
研究非线性振动的机理和控制方法，可以优化系统的设计，避免共振和失稳现象的发生。
此外，振动信号处理技术也是未来的研究重点。
振动信号中包含丰富的信息，通过信号处理技术，可以提取有用的振动特征并进行故障诊断。
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4
某型航空电子机箱振动仿真试验
机箱外形
电路板外形
某型航空电子机箱振动仿真试验
机箱CAD模型
电路板CAD模型
简化模型—引脚简化
质量块模型
Model Mass block Welding -band 1st 2nd 3rd order(Hz) order(Hz) order(Hz) 140.0 266.8 331.1 Element amount 13773
2 3
4
振动仿真试验的目的
振动应力分析的目的是获得产品的振动模态及给定振动激
励条件的响应分布，用于发现设计薄弱环节以指导设计改 进，提高产品耐振动设计的合理性。在获得了加速度响应 均方根值及应力响应值等相关参数后，可结合故障物理模 型给出首次失效时间，为产品可靠性预计提供参考。
振动仿真试验流程图
2. 建立产品的CAD模型和FEA模型（原始CAD模型要先进
行简化）
•设置网格尺寸和形状
•选择适当的划分方法，如自由、映射、扫掠等
•CAD model
•FEA model
振动仿真试验的详细流程
3. 进行模态仿真试验，查看共振频率和模态振型
振动仿真试验的详细流程
4. 进行实物模态试验，利用模态试验结果校正原模型
模态试验方法简介
• 锤击法模态试验原理与设备
模态试验方法简介
•模态试验关键流程
•
•准备—遍布测试点，设定约束 •采集—信号采集，平均，记录
•分析—建模，导入数据，解算分析
如何对比试验结果与仿真结果
• 直接对比频率值 • 利用模态置信准则（MAC）对比振型
模态置信矩阵是评价模态向量空间交角的一 个很好的工具，其公式表达如下：
北京航空航天大学可靠性工程研究所
可靠性仿真试验方法简介 —振动篇
李传日 lichuanri@
主要内容
1
振动仿真试验的意义 振动仿真试验的基本流程 实物模态试验介绍 振动仿真试验实例介绍
2 3
4
振动仿真试验的意义
•传统的振动试验方法正面临着巨大的挑战！ ！ ！ •有没有解决这一问题的方法？
仿真结果 对比共振频率和振型 实物模态试验
校正仿真结果
振动仿真试验的详细流程
5. 定义环境载荷，计算位移和加
速度均方根值
•加速度均方根值
随机振动剖面
•位移均方根值
振动仿真试验的详细流程
6. 对PCB、元器件和焊点进行应力分析
整机分析
PCB 应力分析 元器件应力分析
边界载荷条件
焊点应力分析
振动仿真试验的详细流程
焊接带模型
149.6
269.7
336.4
26793
频率对比
MAC
简化模型—轻元器件简化
频率对比
No. 1 2 3 4 5 Mass level (g) 10 7.2 1.1 1 0.3 Frequency (Hz) 115.41 135.11 138.68 139.80 140.00 Mass ratio (%) 4.59 3.30 0.50 0.46 0.14 Absolute value of frequency error(Hz) 14.5 5.18 8.75 9.87 10.1
振动仿真试验的定义
振动仿真试验基于故障物理 ( PoF)方法 ,利用电脑仿真工具
（有限元软件）建立产品的几何特性、材料特性、边界条 件及振动剖面，计算出产品各节点/单元的位移、加速度及 应力等，最后结合相关故障物理模型预计出产品的平均故 障首发时间。
振动仿真试验的意义
通过振动仿真试验，我们能解决什么问题？
模态试验方法简介
•模态试验修正方法
•修正简化后的模块的材料属性参数； •通过实物测量，修改部分器件尺寸与材料属性；
•对局部的元器件进行调整（补充原来省略的元器件模型）；
•对网格划分数量与质量进行调整。
模态试验方法简介
机箱模 态修正 电路板模 态修正 电路板 模态试验结果 机箱 模态试验结果
电子机箱 振动仿真 分析
确定网格数量
No. 1 2 3 4 5 6 Element size(mm) 10 5 4 3 2 1 Element amount 1165 2352 3471 5778 12765 25285 1st order frequency(Hz) 145.27 138.66 138.10 136.32 135.11 134.47
• 现代军用电子设备的高可靠性要求需要我们应该在设计 产品的可靠性是设计出来、生产出来的；
阶段就不断提高产品的可靠性。
• 融合于性能设计的可靠性设计和优化是解决这一问题的最根本方法。
传统的可靠性增长方法：
设计-制造-试验-修改 这种方法非常昂贵且耗时。
故障物理方法
随着科学技术的发展，出现了各种新的电子元器件封装
某型航空电子机箱振动仿真试验
机箱有限元模型
电路板有限元模型
PCB自由支撑条件下的结果对比
Mode Test frequency Simulation frequency Test mode First mode 129.93 136.04 Second mode 252.57 259.05 Third mode 315.86 322.08
机箱 仿真试验结果
电路板 仿真试验结果 修正电路板有限元模型
电路板 分析 故障预计分析
修正机箱有限元模型
修正后电路板 仿真试验结果
修正后机箱 仿真试验结果
主要内容
1
振动仿真试验的意义 振动仿真试验的基本流程 实物模态试验介绍 振动仿真试验实例介绍
2 3
6.4
170 2.7 1024 21511.8 1.26 1.82 0.349447 19 29 9.6 105 [hours]
6.4
技术，这要求我们找到能够在短期内评估其可靠性的技 术。
可靠性理论和技术的发展
认为故障具有随机性, 可以采用恒
数学
定故障率指数分布和无限寿命模型 来描述,对其可靠性的评价主要采用 模拟验证验证和统计评估。
物理
故障具有模糊性, 因 而可以用模糊模型来 描述。仅处于理论研 究阶段。
模糊
认为故障具有确定性, 可以用故障物理 模型来描述，即可靠性物理。同时认为
•
Simulation mode
MAC
0.95
0.91
0.94
仿真与试验随机振动结果对比
选定三点的随机振动响应PSD谱
疲劳寿命预计
经过仿真得到响应PSD谱后，可用相关模型得 到疲劳寿命，以焊点疲劳寿命经验公式为例：
life=2.7 10
24
f
11.8 n
B ctR G xy max L
•
Simulation mode
MAC
0.96
0.93
0.94
PCB固支条件下的结果对比
Mode Test frequency Simulation frequency Test mode First mode 228.95 213.4 Second mode 365.22 375.58 Third mode 526.66 552.3
电子产品也会随着时间而逐渐退化直至
故障，既电子产品寿命是有限的。
对故障规律的认识方法
故障物理的基本思想
基于故障物理的可靠性认为：
电子产品的任何故障必然是由特定的工作应力或环境应力引起的某种机
理造成的；
热
机械
化学
故障
电
空间辐射
其他
对于产品的任何故障均应分析其原因，确定其故障位置、模式、故障机
macij
其中， i 和 分别是第i 阶和第j 阶模态振 型。模态置信度 矩阵非对角元越小，则说明各阶计
j
T i i T j j
iT j
2
算振型独立性越好，反之则意味着各阶计算振型相
关性越大，相互影响越大。 模态的相关性，MAC为1表示试验和仿真相关性最 好，MAC为0表示相关性最差。 •某试验结果的模态置信准则 可以利用MAC函数计算试验和仿真结果对应
简化模型—小元器件简化
频率对比
No. 1 2 3 4 5 Feature size level (mm) 29.1 21.3 15.9 8.9 7.3 Frequency (Hz) 115.41 136.63 139.42 140.73 140.00 Feature size ratio(%） 17.12 12.53 9.35 5.24 4.29 Absolute value of frequency error(Hz) 14.5 6.70 9.49 10.8 10.1
理、造成故障的应力并计算故障时间。
故障物理的基本概念
故障模式
— 零部件、子系统或整个系统不能实现某种功能的某种表现方式。
故障机理
— 引发故障的物理、电学、化学、力学或其他过程。 —故障机理从微观方面阐明故障的本质、规律和原因，可以追朔到原子 、分子尺度和结构上的变化。
故障物理模型
— 描述故障发生的时间与产品结构参数、材料参数、承受的应力等之 间关系的模型。
7. 结构设计优化
主要内容
1
振动仿真试验的意义 振动仿真试验的基本流程 实物模态试验介绍 振动仿真试验实例介绍
2 3
4
模态试验方法简介
利用实物模态试验方法对航空电子机箱进行动力学特性研究。
•
模态试验方法简介
• 进行模态试验的目的
• 模态试验结果更符合实际情况，我们将其作为标准来修正仿真结果
• 保证仿真分析的准确性 • 保证了后续随机振动响应分析与故障预计分析的准确性