随机振动试验研究
细长型飞行器双台随机振动试验虚拟试验技术研究
多维随机振动试验条件制定方法研究
强 度 与 环 境
Ｓ ＴＲＵＣＴＵＲＥ ＆ ＥＮＶＩ Ｒ０ＮＭ ＥＮＴ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｄｅ ． ｃ２０１ ０
、０ ＿７ Ｎｏ ６ ，１ ． ． ３
多 维 随机 振 动 试 验 条件 制 定 方 法 研 究
陈立伟 卫 国
（ 京 强 度 环 境研 究 所 ，北 京 １０ ７ ） 北 ０ ０ ６
１ 引言
随机 振动 试 验 是考 核 导弹 、 火箭 等航 天 产 品结构 动 强度 及环 境 适应 性 的 重要 手段 ，是暴 露 结 构缺 陷和 鉴 定设 备承 受 使用 环 境 能力 的一 种有 效 方法 。 们从 外 场 的振动 测 量数据 分 析 中发 ］人
现 产 品在 使 用过 程 中 的振动 环 境 本质 上 是 多维 随机 的，但 传 统 的 随机振 动 试验 中 ， 由于试 验 技
人们从外场的振动测量数据分析中发现产品在使用过程中的振动环境本质上是多维随机的但传统的随机振动试验中由于试验技术及试验设备的限制通常的做法是假定各方向振动相互独立按照三个正交方向的振动响应分别包络给出试验条件以三个正交方向依次进行单维随机振动试验近似等效使用过程中的多维随机振动环境l2
２１ ０ ０年 １ ２月 第３ ７卷 第 ６期
摘要 ：提 出 了 一 种 以产 品遥 测 振 动 时域 信 号 为 基 础 的 多 维 随机 振 动 试 验 条 件 制 定 方 法 。 用 此 方 法 确 应 定 的 多 维 随 机 振 动 参 考 谱 矩 阵满 足 正 定 性 要 求 。 例 自闭环 多 维 随 机 振 动 试 验 控 制 结 果 表 明 ， 文 方 实 本
Ｃｈｅ ｗｅ Ｗ ｌ ｏ ｎ Ｌｉ ｉ ｅ Ｇｕ ｉ
（ ｉｎ ｓ ｔ ｅｏ ｒｃｕｅａｄＥ ｖｒｎ ｎ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｂ ｉｎ ０ ０ ６ ｈｎ ） Ｂｅ ｉｇＩ ｔｕ ｆ ｔ ｔｒ ｎ ｎ ｉ ｍｅｔ ｇｎ ｅｉ ， ｅ ｉｇ１０ ７ ，Ｃ ｉａ ｊ ｎ ｉｔ Ｓｕ ｏ Ｅ ｎ ｊ
随机振动-试验人员必须了解的参数及设置
随机振动－试验人员必须了解的参数及设置江苏省电子信息产品质量监督检验研究院谢杰一．简述近年来，随机振动试验在我院所有振动试验中的比例越来越高，原因有三：1、科学进步，此类设备的软件大量普及，一般只需在原来的电磁振动台加上一套控制软件及配套设备就可实行。
2、企业随着国际标准的大量采用，许多振动试验都采用随机振动。
3、随机振动相对传统的正弦振动有着无法比拟的优点，它能模拟各种实际运输条件下可能遇到的振动情况，如模拟公路运输，模拟铁路运输，模拟海运运输等等。
本文主要介绍对于试验人员来说必须了解的随机振动参数及设置要求。
二．随机振动数据上图是某一随机振动试验后的试验数据，对于试验人员来说，必须了解其中的一些参数含义。
曲线中，横坐标是频率，纵坐标是PSD，一般简称为频谱曲线。
PSD：Power spectrum density 功率谱密度PSD单位有二种：g2/Hz，(m2/Hz)2/Hz，二者之间换算：1 g2/Hz＝96(m2/Hz)2/Hz PSD是随机振动中的重要参数，可理解为每频率单位中所含振动能量的大小，其值越大，相对应的频率段振幅值会变大，在试验中提高最低频率的PSD 值可明显感觉到振幅增大。
频谱曲线的特点：1、它是对数坐标，主要是为了表述画线方便。
2、它有一条平线或多条平线及斜线组成，平线和斜线之间首尾相连组成。
3、试验条件中，PSD值不变的是平线，用+dB/oct表示向上的斜线，用- dB/oct 表示向下的斜线。
如-3 dB/oct 表示每增加一倍频率，PSD值下降一半。
频谱曲线中，中间一条是设定曲线，上面二条和下面二条是设备的保护及中断线，附加在中间设定值上的变化曲线是振动台实际控制曲线。
三．频率的选择频率是随机振动的另一个重要参数，其单位是Hz，频率的选择一般与实践使用范围有关。
例如：海运试验条件频率较低，一般从1~100Hz，而且低频PSD 值较大，随机振动的感觉像乘海轮，振幅大，频率低。
运输包装随机振动加速试验探讨
中国包装科研测试 中心 韩雪山 牛淑梅 何 渊井
摘要 ：针 对 运输 包装 实验 室随机 振 动模 拟试 验 测试 时间与 测试 量级 之 间 的关 系，本文探 讨 了随机
振 动试验加速等效公 式的理论基础 ，提 出了考虑运输过程振动量级 分布的情况下试验 时间的计算方
的情况 。
地模拟再现 了运输过程的随机振动。由于上述的 理 由，随机振动成为运输包装测试中一个主要项
目，并且在 环 境振 动 试验 中 占主 导 地位 。一些 国
１ 加速试验研究 ．
１ １加速试验计算公式 ．
虽 然 有 些 标 准 在 测 试 程 序 中没 有 声 明是 否
外 的测试标准 中给 出了各 自的随机振动Ｐ Ｄ ｓ 和测
改变而 改 变 。虽 然Ｂ Ｓ ｕｉ 公式在 航 空领域 机 ａ ｎ ｑ 械 振动 方 面 得到 很好 的应用 ，但 该 公 式是 否正 确
ｔ ｒ 、 ｔ １ Ｋ
一
地 反映 了包装 件 振动测 试还 未得 到细致 的研 究 。 １２ 加速 试验 理论 基础 ． 加 速振 动 的 理论 基础 是 线性 累积 损伤 理 论 。 它最 先 用 于描 述金 属 样 品在 弹性 极 限 内受到 反 复 应力 作 用 时疲 劳程 度 （ 表现 为微 观 裂纹 ）的发 或 展 的速 率 。 当产 品承 受振 动 作用 时 ，其 结构 中就 产 生 应 力 ，每 一 次应 力循 环都 要在 结 构上 产 生一 定量 的 损伤 ，当损 伤量 达 到一 定值 时 构件 就将 产 生裂 纹从 而 导致 破坏 。应 力与破 坏 循环 次 数 即破 坏 时 问之 间的关 系 ，就 是疲 劳 理论 给 出 的 。一 曲 Ｎ 线 。这种 曲线在 一 定应 力 范 围 内在 双对 数坐 标 纸 上表 现 为直 线 Ｈ，如 图２ 。关 系式 为 ：
随机振动-试验人员必须了解的参数及设置
随机振动－试验人员必须了解的参数及设置江苏省电子信息产品质量监督检验研究院谢杰一．简述近年来，随机振动试验在我院所有振动试验中的比例越来越高，原因有三：1、科学进步，此类设备的软件大量普及，一般只需在原来的电磁振动台加上一套控制软件及配套设备就可实行。
2、企业随着国际标准的大量采用，许多振动试验都采用随机振动。
3、随机振动相对传统的正弦振动有着无法比拟的优点，它能模拟各种实际运输条件下可能遇到的振动情况，如模拟公路运输，模拟铁路运输，模拟海运运输等等。
本文主要介绍对于试验人员来说必须了解的随机振动参数及设置要求。
二．随机振动数据上图是某一随机振动试验后的试验数据，对于试验人员来说，必须了解其中的一些参数含义。
曲线中，横坐标是频率，纵坐标是PSD，一般简称为频谱曲线。
PSD：Power spectrum density 功率谱密度PSD单位有二种：g2/Hz，(m2/Hz)2/Hz，二者之间换算：1 g2/Hz＝96(m2/Hz)2/Hz PSD是随机振动中的重要参数，可理解为每频率单位中所含振动能量的大小，其值越大，相对应的频率段振幅值会变大，在试验中提高最低频率的PSD 值可明显感觉到振幅增大。
频谱曲线的特点：1、它是对数坐标，主要是为了表述画线方便。
2、它有一条平线或多条平线及斜线组成，平线和斜线之间首尾相连组成。
3、试验条件中，PSD值不变的是平线，用+dB/oct表示向上的斜线，用- dB/oct 表示向下的斜线。
如-3 dB/oct 表示每增加一倍频率，PSD值下降一半。
频谱曲线中，中间一条是设定曲线，上面二条和下面二条是设备的保护及中断线，附加在中间设定值上的变化曲线是振动台实际控制曲线。
三．频率的选择频率是随机振动的另一个重要参数，其单位是Hz，频率的选择一般与实践使用范围有关。
例如：海运试验条件频率较低，一般从1~100Hz，而且低频PSD 值较大，随机振动的感觉像乘海轮，振幅大，频率低。
浅谈随机振动试验1--随机有效推力和正弦推力的关系
浅谈随机振动试验1--随机有效推力和正弦推力的关系在浏览振动试验机的产品目录时，同一台设备，可以看到随机推力最大有效值一般都在正弦最大推力的80%附近。
另外，在计算随机推力的时候，一般厂家都会推荐随机加速度的有效值控制在正弦最大加速度的1/3以下。
下面个人就对这两句话的理解，进行说明。
正弦振动试验当初相位为零的时候，其函数式可以表示为，A（t）= A p sin（ωt）其中，Ap为正弦加速度最大值，角速度ω =2π/T。
对应一个周期（T）的函数式代入，通过积分计算得到（计算结果适用于整个正弦试验过程），随机振动试验假设随机振动是一个平稳的、遍历的和满足正态分布的过程，一般随机振动的位移平均值为0，所以其位移的概率密度函数为，p（x）---振动位移幅值概率密度函数，x---位移瞬时幅值ρ---位移标准偏差随机振动位移的产生是由振动控制仪通过内部的计算产生，对应的加速度和速度也可以理解为符合正态分布，所以加速度的概率密度函数为p（A）---振动加速度幅值概率密度函数，A---加速度瞬时幅值σ---加速度标准偏差通过加速度的概率密度函数可以计算随机振动加速度的其实，随机的绝对平均值和正弦的绝对平均值是可以同样看待的，两者相等即表示振动的能量相同。
于是可以得到，上式中可以看出，当正弦最大加速度为A p时，对应的随机振动加速度有效值为其的80%。
通过牛顿第二定律，可以计算出随机推力最大有效值一般都在正弦最大推力的80%附近。
接下来，我们来理解在计算随机试验推力的时候，随机加速度的有效值控制在正弦最大加速度的1/3以下这句话。
因为随机振动时控制仪产生的加速度符合正态分布，μ为加速度平均值（一般μ= 0），σ为加速度标准方差，也就是加速度有效值（均方根值A rms随机）。
通过计算我们可以知道，随机加速度落在±σ范围内的概率是68.27%，在±2σ内的概率是95.45%，在±3σ内的概率是99.73%，σ对应的系数1、2、3…就是控制仪里面的削波系数。
随机振动试验
随机振动试验1. 引言随机振动试验是一种常用的工程试验方法，用于模拟结构在实际工作过程中受到的随机振动环境，以评估结构设计的可靠性和耐久性。
这种试验方法广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑等领域。
2. 试验目的本文档旨在介绍随机振动试验的基本原理、试验方法和数据分析方法，以及在工程实践中的应用。
3. 随机振动的特点随机振动是一种非周期性的振动，其频率、幅值和相位都是随机变化的。
与周期性振动相比，随机振动更接近于结构在实际工作中受到的振动环境，因此更能反映结构的实际工作状态。
4. 随机振动试验系统4.1 试验设备随机振动试验主要依靠振动台来实现。
振动台是一种能够产生多维度随机振动的设备，通常包括振动器、控制系统和测量系统等。
4.2 试验参数在进行随机振动试验前，需要确定一系列试验参数，包括振动频率范围、振动幅值、振动时长等。
这些参数的选择应根据被试验结构的特点和实际工作环境来确定。
5. 随机振动试验方法5.1 试验前的准备在进行随机振动试验前，需要对试验设备进行校准和调试，确保其正常工作。
同时，还需要对被试验结构进行检查，保证其能够承受试验中的振动载荷。
5.2 试验过程随机振动试验的过程主要包括以下几个步骤：1.将被试验结构固定在振动台上。
2.设置试验参数，包括振动频率范围、振动幅值等。
3.启动振动台，开始试验。
4.实时监测被试验结构的振动响应，记录试验数据。
5.根据试验结果进行数据分析和评估。
5.3 试验后的处理试验结束后，需要对试验数据进行处理和分析。
常用的数据处理方法包括时域分析、频域分析和统计分析等。
通过对试验数据的分析，可以得到被试验结构在随机振动环境下的响应特性，以评估其可靠性和耐久性。
6. 工程应用随机振动试验在工程实践中具有广泛的应用价值。
通过随机振动试验，可以评估结构在实际工作环境下的振动响应，优化结构设计，提高结构的可靠性和耐久性。
随机振动试验在以下领域中应用较为广泛：•航空航天：用于评估航空航天器件的耐振性能。
随机振动试验原理及标准
随机振动试验原理及标准随机振动试验是一种模拟产品在实际使用中可能遇到的振动环境的试验方法。
通过将产品暴露在随机振动环境中，评估产品结构的稳定性和性能的可靠性。
这种试验方法常用于产品质量检测、设备耐久性测试等场合。
本文将详细介绍随机振动试验的原理及标准。
一、随机振动试验原理1.随机振动的定义随机振动是指一种不规则、无规律的振动，其振幅、频率和相位都是随机的。
这种振动通常是由多个不同频率和幅值的振动同时作用在产品上，形成的一种复杂的振动环境。
2.随机振动试验的目的随机振动试验的目的是为了模拟产品在实际使用中可能遇到的振动环境，以评估产品的结构稳定性和性能可靠性。
通过将产品暴露在随机振动环境中，检测产品是否会发生结构损伤、性能下降或者失效等情况，从而改进产品设计或生产工艺，提高产品的质量和耐久性。
3.随机振动试验的原理随机振动试验是通过将产品固定在振动台上，利用振动台产生规定的振动环境来实现的。
振动台可以模拟垂直和水平两个方向的振动，以模拟实际使用中可能遇到的振动情况。
振动的参数（如振幅、频率、相位等）可以根据需要进行调整。
在随机振动试验中，振动的输入是随机的，因此不能用简单的数学表达式来描述。
但是，可以通过概率分布函数来表示振动的统计特性。
常用的概率分布函数有高斯分布、泊松分布、均匀分布等。
其中，高斯分布由于其统计特性与实际振动环境较为接近，因此在随机振动试验中应用较为广泛。
4.随机振动试验的流程随机振动试验的流程一般包括以下几个步骤：（1）确定试验条件：根据产品实际使用环境和性能要求，确定试验的振幅范围、频率范围、振动时间等条件。
（2）选择合适的概率分布函数：根据实际振动环境的统计特性，选择合适的概率分布函数来描述振动的随机性。
（3）设置振动台参数：根据试验条件和概率分布函数，设置振动台的振幅、频率、相位等参数。
（4）固定产品：将待测试的产品固定在振动台上，确保产品与振动台接触良好，不影响振动传递。
高速列车车体随机振动仿真预测与试验验证
161中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i ng中国设备工程 2021.06 （上）随着高速列车速度的不断提升，振动噪声问题日益严峻。
列车不仅需要具备足够的静刚度来维持承载能力，还更应具有合理的动态特性以抑制车体的振动噪声。
由于列车运行过程中车体结构所受激励具有明显的随机性，产生的振动噪声也具有明显的随机性。
因此，研究高速列车车体的随机振动响应特性，对于控制列车振动噪声具有重要的意义。
在结构随机振动噪声问题的研究中,刘宝山等基于有限元法、边界元法和虚拟激励法，研究了结构随机振动声辐射高速列车车体随机振动仿真预测与试验验证林松，孙明道，朱建华（中车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心，山东 青岛 266111）摘要：论文基于有限元法和边界元法，对实车结构的随机振动仿真预测和试验进行了研究。
通过对车辆型材简化和车体网格细化分析，搭建车体有限元模型；完成了实车结构车辆试验模态测试和有限元模型的仿真计算，并对试验结果和计算结果进行对比，验证了仿真计算有限元模型的准确性；对模型进行随机振动仿真预测分析，确定测量点的响应幅值，并与试验值进行比较，在误差范围内。
本研究可为高速列车减振降噪的预测与控制提供基础。
关键词：高速列车；有限元；边界元；随机激励；仿真和试验中图分类号：U270.32 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2021）06（上）-0161-03灵敏度及优化设计问题，该方法计算精度与传统方法等价，且计算效率高；Zhao 等在虚拟激励法基础上采用新的算法计算了结构随机激励下的振动问题，其在计算效率上与虚拟激励法相比具有绝对的优势；Mehran 等利用ABAQUS 软件对轨道车辆车厢进行了随机振动仿真分析。
综上，目前已对列车在确定激励下的振动和噪声问题开展了一系列的研究，但多数局限于有限元仿真研究，对实车随机振动的试验验证研究较少。
本文以实车结构为研究对象，直接安装五防装置。
工程应用中的随机振动试验技术研究
４ 宽带随机加上一个 或几个窄带 随机信 号（ ） 中 心频 率可 变 ）这 是履 带式 载 重 车 的运输 振 动 环境 。 ， 随着 科 学 技 术 的发 展 ， 机 振 动 试 验 的类 型 可 随 能还会 增加 ， 只要 客观 有需 要 ， 般 总可 以在实 验 室 一
心频率 ， 有一定带宽 ， 但带宽内 Ｐ Ｄ（ Ｓ 功率谱密度 ） 值 是 不 变 的 ， 称 窄带 随 机扫 描试 验 ； 也
收 稿 日期 ：ｏ ２—０ —３ ２０ ４ ０
Ｐ Ｄ值 。Ｐ Ｄ为功率谱 密度 （ Ｈ ） ｏｔ Ｓ Ｓ ｇ ／ ｚ ；ｃ 为倍 频
程。
作者简 介： Ｔ￣ （ ９ ８一）女 ， １５ ， 江苏无锡人 ， 高工 ， 主要从 事可靠性和环境 试验方面的工作
Ｆ 应 小 于 或 等 于 所 用 振 动 台 的额 定 推 力 。 若 需 使用 滑 台 ， 将 滑 台和 连接 件 的质 量 加 入 （ ） 。 应 ２式
而 Ａｌ 是上 升 谱 ， 是 下 降谱 ， Ａ３ 由 ＝ Ｎ／ 、 ３ Ｎ
＝
３（ 升谱 斜 率 ） ６ 下 降 谱 斜 率 ） 上 和 （ 分别 得 出上 升
Ｊ Ｕ
出位移谱密度 曲线 ， 计算 出均方根位移值 ， 再将均方 倍得 出最大峰值位移 ， 若位 移谱密度 Ａ３ Ｉｔ 一（２）］ ． ５ １ 一（ ＲＲ／） ＝５． 根位移乘 以 ３ ＝ ｆ ［ ＝０２×３０１ ］ ７８ １ Ｚ ． Ａ 是 曲线 ， 需 积 分 才 能计 算 。而 在 工 程 上 我 们 常 常 则
动试 验 ：
图 １ 功率谱 密度 曲线 图
２ １ 随机振动 均方根值 的计 算 ．
图 ２ 中：ｆ 为 频 率 （ ｚ ；ｄ 为 分 贝 ＝ Ｈ） Ｂ
振动试验分析
振动试验分析作者：徐杨坤来源：《科教导刊·电子版》2020年第07期摘要本文介绍了正弦振动和随机试验的试验方法，试验目的、夹具要求、专业术语和试验具体实施方法等。
关键词正弦振动随机振动振动夹具中图分类号：TB936 文献标识码：A0概述电子产品在实际运输，使用过程中不可避免的会遇到振动碰撞的情况。
所以在产品研发和验收工作中都会考虑产品进行振动试验。
目前单向振动试验主要分随机振动和正弦振动两种。
本文主要介绍振动试验的两种试验方法和具体振动过程中的注意事项。
1专业术语传感器的安装对试验来说很重要，这里重点介绍关于传感器安装的专业术语。
固定点：样品与夹具或振动台面的连接点，通常是使用中固定样品的点。
（如果是实际安装结构的一部分作夹具使用，则取安装结构和振动台面接触的部分作固定点，而不取样品和振动台面接触的部分作固定点。
当样品是带包装的产品时，样品与振动台接触表面可视为固定点）检查点：位于夹具、振动台或样品上，尽量靠近固定点，且在任何情况下都要与固定点严格刚性连接。
试验的要求是通过若干检查点来保证的。
控制点：从检查点中选出的点，其信号用于试验控制，以满足本部分的要求。
单点控制：采用来自基准点上传感器的信号，使该信号保持在规定的振动量级上实现控制的方法。
多点控制：采用来自各检查点上传感器信号进行控制的方法。
（注：信号是采用连续的算术平均或采用比较技术来处理，根据按有关规范来决定）2振动的种类随机振动是一种规律显示出相当的随机性而不能用确定性的函数来表达，只能用概率和统计的方法来描述的振动。
比如路面凹凸不平使行驶的汽车产生随机振动，水浪使船产生的随机振动，地震对结构产生的随机振动等等。
随机振动在实际运用过程中通常用于产品识别应力累积效应和特定功能的退化。
正弦振动分定频振动和扫频振动两种试验。
定频振动是一种振动频率始终不变的正弦振动，一般模拟转速固定的旋转机械引起的振动，或者结构固有频率处的振动。
扫频试验是扫频试验是指在试验过程中维持一个或两个振动参数（位移、速度或加速度）量级不变，而振动频率在一定范围内连续往复变化的试验。
三门峡火电厂300MW机组随机振动试验研究
负荷 和 负 荷 稳 定 时 均 出 现 振 动 变 化 ， 以 确 可
定 ＃４轴 承 振 动 与 负荷 没 有 明显 的关 系 。
２ ３ 负荷 稳 定 在 １０ ． ８ ＭＷ 其 它 试 验 循 环 水 泵 Ａ、 Ｂ切 换 试 验 ； ＃３大 。
维普资讯
２２ ０ 年第 ２ ０ 期
南 电 力
７
三 门峡 火 电厂 ３０ Ｗ 机 组 随 机 振 动 试验 研 究 ０Ｍ
罗剑 斌 李 江海 王俊 启 袁立 平 谭 士 森 ， ， ， ，
（ ．河 南 电 力试 验 研 究所 ， 南 郑 州 ４ ０ ５ ； １ 河 ５ ０ ２
× Ｉ ＭＡＣ ＮＥ 低压 转 ＨＩ ：
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ｆ Ｏｎ，’ ‘０ Ｉ ｑｑｑ ｌ ｌ １ ＴＯ １ ６ １ ５ Ｃ１１ ４０ ９ｑ９ １ １ ｄ Ｉｆ ９ ６ ４７ｓｔ ｒ ＿ １
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２ ＩＯ０ Ｉ６ Ａ Ｒ：０ ００
２ １３０ Ｉ ６Ｍ ＡＲ ２０ ００
（７ ０ １ ：０—１ ：８负 荷 稳 定 在 １０ ９３ ８ ＭＷ ，９ ３ —２ ：５负 荷 １０ Ｗ ～２ ０ Ｗ ～１０ Ｗ ） １ ：８ １ １ ８Ｍ ８Ｍ ８Ｍ
图 ３ 变 负荷 过 程 中振 动 趋 势 图
加 试 验 ； 、＃２低 加水 侧 走 旁 路 试 验 ； 汽 ＃１ 凝
维普资讯
８
河 南 电 力
２０ 年第 ２ ０２ 期
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第13章 随机振动试验
第13章随机振动试验13.1 试验目的、影响机理、失效模式产品在运输和实际使用中所遇到的振动，绝大多数就是随机性质的振动（而不是正弦振动）。
例如，宇航器和导弹在发射和助推阶段的振动；火箭发动机的噪声和气动噪声使结构产生的振动；飞机（特别是高速飞机）的大功率喷气发动机的振动；飞机噪声使飞机结构产生的振动和大气湍流使机翼产生振动；飞机着陆和滑行时的振动；车辆在不平坦的道路上行驶时产生的振动；多变的海浪使船舶产生的振动等等都属于随机性质的振动。
因此，随机振动试验才能更真实反映产品的耐振性能。
随机振动和正弦振动相比，随机振动的频率域宽，而且有一个连续的频谱，它能同时在所有频率上对产品进行激励，各种频率的相互作用远比用正弦振动仅对某些频率或连续扫频模拟上述振动的影响更严酷更真实和更有效。
另外，用随机振动来研究产品的动态特性和结构的传递函数比用正弦振动的方法更为简单和优越。
随机振动和正弦振动一样能造成导线摩擦、紧固件松动、活动件卡死，从而破坏产品的连接、安装和固定。
当随机振动激励造成的应力过大时，会使结构产生裂纹和断裂，特别在严重的共振状态下更为显著。
长时间的随机振动，由于交变应力所产生的累积损伤，会使结构产生疲劳破坏。
随机振动还会导致触点接触不良、带电元件相互接触或短路、焊点脱开、导线断裂以及产生强电噪声等。
从而破坏产品的正常工作，使产品性能下降、失灵甚至失效。
为了能在试验室内模拟产品在现场所经受到的实际随机振动及其影响，工程技术人员为此付出了许多的努力。
早在六十年代，国际上对随机振动的研究就十分活跃。
不仅在理论上有了重大突破，而且有了较完善的试验方法和试验设备。
1962年美国军标810中首先规定了随机振动试验方法。
1964年英国国防部标准07-55中也提出了随机振动试验。
1973年IEC公布了四个具有不同再现性宽带模拟式随机振动试验方法，到上世纪90年代又公布了数字式随机振动试验方法。
目前国内的随机振动试验已很普及，随机振动试验设备，特别是一般用途的随机振动控制仪价格也不高。
随机振动试验研究
随机振动试验研究摘要：随机振动试验中存在许多“失控”现象，随机振动控制理论通常把试验“失控”的原因归于：（1）共振激励太大，超出了控制仪的动态范围；（2）台面、工装、试验件三者产生共振，造成试验中过大的冲击。
本文主要针对随机振动试验中的“失控”现象，从工装角度分析其现象形成的原因，并提出解决问题的方法。
关键词：随机振动试验失控现象工装振动试验是军用设备环境试验项目之一，是产品可靠性试验的重要组成部分。
振动试验是在实验室条件下产生一个人工可控的振动环境，该环境模拟产品生命周期内的使用振动环境，使产品经受与实际使用过程的振动环境相同或相似的振动激励作用，考核产品在预期使用过程的振动环境作用下，能否达到设计所规定的各项技术要求，同时也是考核产品结构强度和可靠性的一个主要试验方法。
1、基本概念1.1 随机振动的定义严格来说一切振动都是随机的，当随机因素可以忽略时，可看做是确定性振动，这时，可以用简单函数或这些函数的组合来描述。
另一种不能用确定函数而只能用概率和统计方法描述振动规律的运动称为随机振动。
1.2 振动的分类振动按其时域波形的特征可分为确定性振动和非确定性振动。
确定性振动是指振动物理盈随时间的变化规律可用确定的数学关系式来表达的一类振动。
非确定性振动是指振动物理量随时间的变化规律无法用确定的数学关系式来表达，而只能用概率论和统计学的方法来描述的一类振动。
随机振动属非确定性振动。
2、随机振动试验中的失控现象及解决方法2.1 随机振动设备组成及功用在试验室振动试验中，试件一般通过适当的试验工装安装在振动台，试验工装与振动台的组合用于模拟预期使用过程中平台产生的振动环境，如图1所示。
大多数情况下，振动使用条件所对应的振动控制点选择在试件与试验工装的连接界面上，其代表了预期使用过程中平台对装备的振动环境激励。
在理想状态情况下，即试件相对与振动台和试验工装可以近似作为刚体处理，如果在试件与试验工装连接界面的振动响应将与预期使用过程一致，可以认为试件经受了符合预期使用过程的振动环境考核。
随机振动及试验技术和应用
2020/6/28
2
第10章 随机振动试验与控制技术
10.1 概述 （2）功能试验：研究在随机振动环境下结构或
试件的功能特性。主要是检验结构或试件在使用 振动环境下是否产生功能性故是否失灵以及各机 件的连接、固定、安装变形及间隙之类的工艺要 求是否受到破坏等。
（2）响应试验：对振动结构作动力响应特性试 验是现代产品的安全、可靠、经济、适/28
9
第10章 随机振动试验与控制技术
要给 G 1 ( f )、G 2 ( f 、 ) G12 ( f（) 同 G21 ( f ) ）的实部、虚 部共四个量以一组确定的值，只要调整 GP ( f )、G Q ( f )
、 GQP ( f ) 的实部和虚部四个量即可。也就是说， 要想精确模拟两个点处的响应谱密度及它们之间 的互谱密度，最少需要两个激振器。
Gx'( f)
0
f1
f2
f
0
f1 f2
（4）G x(f1)G x'(f1) G x(f2)G x'(f2)
f
(10.4)
条件（3）、（4）表示含有振动能量极大值 的频率成分相同，而且这些频率上的振动能量大 小也相同。条件（1）、（2）表示 Gx(f)与 Gx'(f)
下面的面积相等。
要求严格时，有 G x(f)＝ Gx'(f)
Gxi'x'j(f)Gxixj(f) ( i 1 , 2 , K , j 1 , 2 , K , i j ) (10.7)
2020/6/28
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第10章 随机振动试验与控制技术
当振源数据难以获得时，采用响应模拟：
Gyi'(f)Gyi(f)
(i1,2,K,)
随机振动试验的几个关键指标及常见随机振动条件
随机振动试验的几个关键指标及常见随机振动条件随机振动是指一种振动波形杂乱、对未来任何一个给定时刻其瞬时值不能预先确定，其波形随时间的变化显示不出一定规律的振动，无法用确定性函数解释其规律。
例如，车辆在高地不平路面上行驶;高层建筑在阵风或地震作用下发生的振动;飞机在飞行时的振动;船舶在波浪中的振动就是随机振动。
随机振动的单次试验结果有不确定性、不可预估性和不重复性，但相同条件下的多次试验结果却有内在的统计规律。
而须用概率统计方法定量描述其运动规律。
随机振动也是由正弦振动所组成的，但是这些正弦振动的频率不是离散的，而是在一定范围内连续分布，各个正弦振动的振幅大小与位移大小变化不可预测的会随时间变化，而是要用随机振动信号在一定时刻的平均值、均方值、概率密度函数、功率谱密度来表达。
在随机振动试验标准中常给出加速度谱密度随频率变化曲线，并以此为参考谱形进行随机随机振动控制试验。
加速度密度谱PSD表示随机信号通过中心频率的均方值，并无实际现实意义。
总的加速度均方值表示总振级，既总能量。
在实际的随机振动试验中，我们可以很容易的根据产品不同的使用环境来选择不同的振动量级进行振动，但是对于两个谱线，哪个振动级更高，哪个对产品来说振动更严苛，我们了解的不是很多。
我们知道总的加速度均方值表示给样品的总振级，既输送给样品的总能量，因此我们可以通过计算总的加速度均方值大小的方法来判断这种振动级别的高低，振动能量的大小。
影响振动试验的几个关键指标试验推力：试验推力对试验骑着决定性的作用，所需推力超过额定推力则试验不能进行，但是推力远远小于额定推力，容易造成资源浪费，最大位移：随机振动试验时，从振动条件上看不出随机振动的最大位移，而其值也是不确定的，因此有必要在实验前估算最大位移，避免因超过行程而损坏振动台加速度均方根值：它是表征随机振动总能量的统计参数。
频率范围：目前电磁振动台的频率多数可以达到3000HZ~5000HZ，基本可以满足绝大部分试验要求。
卫星随机振动试验方法
卫星随机振动试验方法
卫星随机振动试验一般包括正弦振动试验与随机振动试验。
正弦振动试验指的是试验时输入的载荷以正弦函数的方式随时间变化，随机振动试验输入的载荷以随机函数的形式随时间变化。
卫星随机振动试验的一般步骤如下：
1. 完成卫星与振动台的安装、调试，并完成试验测点确认后，先进行正弦扫频试验，再进行小量级的随机振动摸底试验，通过摸底试验确定卫星的共振频段及响应放大情况；
2. 对于相对输入功率谱密度放大较大的频段，并兼顾运载的频率约束要求，进行下凹处理，确定试验条件，估算试验振动台的位移情况，对于达到或超过试验台额定位移行程90％的频段，进一步进行下凹处理，保证试验设备安全；
3. 确定试验输入条件后，进行随机振动满振试验，试验完成后检查试验各测点振动响应曲线，并进行卫星状态确认；
4. 进行正弦扫频试验，试验条件同步骤一，并比较两次扫频试验各测点的响应曲线一致性；
5. 转换试验振动台或卫星方向，重复上述步骤完成剩余方向试验直至试验结束。
随机振动试验标准
随机振动试验标准
随机振动试验是一种通过模拟实际使用条件下的随机震动来评
估产品可靠性的方法。
该试验可以模拟实际使用条件下的振动环境，以便更好地了解产品在实际使用中可能遇到的振动和应力情况，从而评估产品的可靠性和耐久性。
随机振动试验的标准通常由国际或国家标准机构制定，其中包括了试验的具体要求、试验设备、试验方法、试验结果的判定标准等等。
这些标准的制定旨在确保试验结果的准确性、可重复性和可比性，以便为产品的设计、生产和使用提供可靠的依据。
随机振动试验标准通常包括以下内容：
1.试验的目的和范围
2.试验设备的要求和规格
3.试验方法的详细说明
4.试验参数的选择和设定
5.试验过程中的注意事项和安全提示
6.试验结果的评估和判定标准
7.试验报告的撰写要求和格式
总之，随机振动试验标准是保证产品质量的重要参考依据之一，对于制造企业和用户来说都具有重要的意义。
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浅谈随机振动试验技术 赵义波
摘要：主要介绍了随机振动试验的分类、试验等级，随机振动试验中的参数计算分析探讨，研究了振动试验中实用的夹具的设计。
关键词：随机振动；推力；均方根；夹具
1概述
振动试验是环境试验的重要项目之一。振动试验的目的在于确定所设计、制造的机器、构件在运输和使用过程中承受外来振动或者自身产生的振动而不至破坏,并发挥其性能、达到预定寿命的可靠性。随着对产品,尤其是航空航天产品可靠性要求的提高,作为可靠性试验关键设备的振动试验系统的发展显得越来越重要。而振动试验中随机振动控制技术的出现,使得在试验室内可以近似复现或模拟已知的随机振动环境成为可能,同时为设备的设计改进,或者判断它们是否满足规定的技术指标提供了科学的依据。因此,作为一项重要的检测手段,随机振动试验技术迅速的普及开来。
（2）重量
夹具的重量原则上要轻，根据fn=，刚度k大，质量m轻，夹具的固有频率fn才能大。另外也要考虑夹具的结构强度，防止因结构强度不足，导致夹具被振坏。
（3）对中
在垂直方向上振动时，应使试件和夹具的重心在振动台的中心线上，以免引起振动波形失真，当试件和夹具的重心较高时，则设计有良好的平衡性能的夹具更重要，应设计成对称的、低重心的夹具。
c.夹具方案确定后,最好进行计算分析。可采用估算法,找出引起低阶频率的薄弱环节,在加工之前予以改进。
d.能方便的与振动台面和试件联接，避免产生非主振方向的运动。
4.2夹具设计、制作的原则
（1）材料
夹具材料应选用比刚度大、阻尼大的材料。最常用的是铝、镁及其合金。材料的比刚度大，意味着质量轻而刚度大，则夹具对推力影响小，故夹具对振动试验影响小，传递力和参数性能好。
2随机振动试验
2.1随机振动试验术语
给试件施加随机振动的试验称随机振动试验，分为多宽带随机和窄带随机试验，其目的用于确定产品经受规定严酷等级的随机振动的能力，确定机械弱点和规定性能是否下降，并结合有关规定使用这些信息来决定试件是否接收。试验条件由频率范围,加速度谱密度,加速度谱密度的频谱,总均方根加速度值和试验时间等参数共同确定：a.频率范围是指随机信号的有效频率成份的带宽；b.加速度谱密度是指单位频率上的能量；c.加速度谱密度的频谱是指随机振动能量在整个频率范围内的分布；d.均方根加速度是施加给产品的总能量。
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随机振动试验研究
摘要：随机振动试验中存在许多“失控”现象，随机振动控制理论通常把试验“失控”的原因归于：（1）共振激励太大，超出了控制仪的动态范围；（2）台面、工装、试验件三者产生共振，造成试验中过大的冲击。
本文主要针对随机振动试验中的“失控”现象，从工装角度分析其现象形成的原因，并提出解决问题的方法。
关键词：随机振动试验失控现象工装
振动试验是军用设备环境试验项目之一，是产品可靠性试验的重要组成部分。
振动试验是在实验室条件下产生一个人工可控的振动环境，该环境模拟产品生命周期内的使用振动环境，使产品经受与实际使用过程的振动环境相同或相似的振动激励作用，考核产品在预期使用过程的振动环境作用下，能否达到设计所规定的各项技术要求，同时也是考核产品结构强度和可靠性的一个主要试验方法。
1、基本概念
1.1 随机振动的定义
严格来说一切振动都是随机的，当随机因素可以忽略时，可看做是确定性振动，这时，可以用简单函数或这些函数的组合来描述。
另一种不能用确定函数而只能用概率和统计方法描述振动规律的运动称为随机振动。
1.2 振动的分类
振动按其时域波形的特征可分为确定性振动和非确定性振动。
确定性振动是指振动物理盈随时间的变化规律可用确定的数学关系式来表达的一类振动。
非确定性振动是指振动物理量随时间的变化规律无法用确定的数学关系式来表达，而只能用概率论和统计学的方法来描述的一类振动。
随机振动属非确定性振动。
2、随机振动试验中的失控现象及解决方法
2.1 随机振动设备组成及功用
在试验室振动试验中，试件一般通过适当的试验工装安装在振动台，试验工装与振动台的组合用于模拟预期使用过程中平台产生的振动环境，如图1所示。
大多数情况下，振动使用条件所对应的振动控制点选择在试件与试验工装的连接界面上，其代表了预期使用过程中平台对装备的振动环境激励。
在理想状态情况下，即试件相对与振动台和试验工装可以近似作为刚体处理，如果在试件与试验工装连接界面的振动响应将与预期使用过程一致，可以认为试件经受了符合预期使用过程的振动环境考核。
图1
当试件的尺寸和重量较大，或固有频率较低时，由于试件与振动台、试验工装的动力耦合作用，试验时振动环境的模拟结果往往偏离理想的试验条件。
这样即使在试件与试验工装连接界面的振动控制点达到了规定的振动加速度试验条件，试件上的振动响应也会与预期使用过程中装备上的振动响应不一致，从而导致试件的过试验或欠试验。
因此，在实验室振动环境试验中，需要采取适当的控制方法，以改善试件的过试验或欠试验，使得试验结果更接近预期试验情况。
2.2 失控现象及其解决途径
在复杂结构的高频振动试验中，测试系统的各部分连接一定要牢靠，否则因
松动引起撞击，会使测量误差增大，在某些频率上，松动部分共振，误差会达百分之几十甚至百分之几百。
加速度计固定在振动体上一定要选择合适的安装方式，不同的安装方式，连接刚度不同，同一加速度计的频响曲线就不同。
如果安装不合理，造成传感器脱落或信号线断裂，数控接收不到相应的信号，从而迅速加大输出信号，往往会造成严重的后果，甚至烧毁振动台的动圈，在振动实验过程中，为确保其正确性，必须尽可能设计出质量小，刚度大，在试验频率范围内不会发生结构共振的夹具。
尽管采取了诸多措施，但某些试验还会遇到“失控”现象。
从图2可以看到有2个比较明显的共振点，远远高于3dB 容差限的要求。
图2
造成试验“失控”的主要原因分析如下：
（1）振动台和工装的连接存在问题，这种连接不合理是造成许多试验“失控”的主要原因；
（2）工装设计出现问题，夹具设计十分复杂，它的设计不但需要有理论基础还需要有实践经验的指导；
（3）工装或振动台有裂缝；
（4）控制仪的增益或功放的增益旋钮开的太小，造成振动台推力不够。
常用解决办法：
（1）增加工装和台体的连接螺钉，特别注意将工装的边缘固定。
螺钉一定要拧紧，确保工装和台面间无缝隙，使工装和台体为一个统一刚体；
（2）采用多点控制。
常见的数控装置均有多个输入通道，首先，可把试件上一个点作为“控制”，其余点作为“测量”。
然后，通过比较测量结果，选择试件上相位差别比较大的多个点均作为“控制”使用，用这些点共同拟合出一个控制质点，从而达到抵消共振点的目的；
（3）在有缝隙的地方注入硅橡胶，硅橡胶常态下可流动，固化后去除方便，而且兼具耐高低温，防水，绝缘的性能，是试验中经常使用的一种材料。
3、实验及理论分析
如图2所示，当试验量级达到0dB时，试验已经处于“失控”状态。
为查找“失控”的原因，单独给工装做扫描试验，控制点选在工装的中央，测量点选在工装的边缘。
图3为该工装的扫描图谱，控制点的总均方根（简称RMS）值仅有1.95g，而图3中有一个共振点，RMS值高达5.28g远远超出试验要求。
因此初步判断：工装问题是本次试验“失控”的根本原因。
经研究重新设计工装，采用多点控制，拟合控制点的方法抵消共振点。
控制结果（图4）表明，共振峰被有效抑制，试验效果非常好，由此证明失控原因判断正确。
（如图3图4）
从上述现象看，虽拥有完全符合国标要求的随机振动控制仪和振动台，但并不一定能完成规定的随机振动试验，而且，控制仪仅能对被控制点的控制谱精度负责，对于试件其它部分的振动情况无法负责，不加分析，盲目地在“失控”现象发生时怀疑数控或振动台有问题，是现在试验技术的通病。
从上述实例分析，可得出这样的结论：“失控”形成基于以下两个原因，即第一、共振激励太大，即Q 值过高，超出了数控的控制动态范围；第二、台面，工装，试件三者连接不牢，工装设计不合理，造成过大的冲击。
4、结语
任何物体都存在共振点。
当这种共振存在于产品内部导致试验无法进行时，应考虑改进产品设计，避免共振对产品性能产生不良影响。
如果这种共振来源于
外因，如工装问题等，则应采取相应的技术措施，改进试验方法，避免随机振动试验中的冲击，或通过一定的技术将共振点取消，最终使试验顺利进行。
因此，对随机振动试验中“失控”现象的排除，应紧紧围绕着如何避免冲击，如何改变台面上物体的结构，通过波形拟合，消除共振来进行。
参考文献
[1]李杰，陈建兵.随机振动理论与应用新进展[M].上海：同济大学出版社，2009.
[2]邢天虎.力学环境试验技术[M].力学环境试验技术.西安：西北工业大学出版社，2003.。