正弦振动试验及其相关参数的计算
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摘 要 ：介绍了产品进行振动试验 的必要性 ，对定频正 弦振动试 验和扫频 正 弦振动试 验分别 进行 了描述 。重 点介 绍了正弦振动试验 中的扫频试 验 ，对扫频 中的扫 频速率 、倍 频程 数 、应力 循环数 、扫频时 间的计算 公式 进行 了推导 ，并通过一个具体 的扫 频算 例 ，对相关振动参数 的计算 进行了说明 。 关 键词 ：正弦振动 ；试验 ；扫频 ；倍频程 中 图 分 类 号 ：０３２９ 文 献 标 识 码 ：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—４３０５．２０１３．０６．０１４
ｌ 正 弦振 动
正 弦 振 动可 以描 述 为确 定 性 运 动 ，运 动 量 随 时 间按 正 弦 函数变 化 ，亦称 简谐 振 动 。相对 于 随机 试 验方法 ，正弦振动试验方法通常需要用更 长的时间 激发 出失效 ，这是 因为每次 扫频 过 程 中 ，在 每个 共振 点上 只 作 用 很 短 的 时 间 Ｊ。尽 管 在 任 一 时 刻 只 施
加一个频率 ，如果扫频速率足够慢 ，可以使得样品的 特 定共 振 峰达 到最 大 。
在 正 弦振 动试 验 中规 定 了“定频 试 验 ”和 “扫 频 试 验 ”两种 试 验 方 法 ，扫 频 试 验 又 分 线性 扫 频 和 对 数 扫频 两种 方式 。 １．１ 定 频 正弦 振动 试验
振 动试 验是 为评 定产 品在预 期 的使用 环境 中抗 振 能力 而对 产 品进 行 的振 动试 验 ，是 振 动 力 学 环 境 模 拟 的一项 重要 内容 ，广 泛应 用 于 国 防 、航 空 航 天 、 电子电器 、汽车 、土木建筑等工业领域 。振动试验模 拟 产 品在实 际使 用 和 运 输 中可 能 受 到 的振 动 影 响 ， 不 一定 是实 际环 境 的再 现 ，可 以用 来 发 现 潜 在 的破 坏性 共 振点 ，尤其 在 设计 和研 发试 验 阶段 ，确定 样 品 的机械 薄弱 环节 或 特性 降低 情 况 ¨ Ｊ。振 动 试 验 的 严 酷等 级 由频率 范 围 、振 幅值 、试 验持 续 时间共 同确 定 。振 动试 验根 据施 加 的振 动载 荷 的不 同分 为确定 性振 动 和 随机振 动 两 种 ，正 弦 振 动 是 确 定性 振 动 中 最 常用 的一 种试 验方 法 。
１．２ 扫 频正 弦振 动试 验 扫频 试 验是 指在 试验 过程 中维 持一 个或 两个 振
拿 验 室 科
百度文库
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 。扫频 试验 中 频率 将按 一 定的规 律 发 生 变 化 ，而 振 动量 级 是 频 率 的函数 Ｊ。扫频 按 照速 率 的 变 化 方 式 又 分 为 线 性 扫 频和 对数 扫频 。扫频 试验 主要 用 于 ：
！ ＝塑
ＣＮ １２—１３５２／Ｎ
实 验 室 科 学
ＬＡＢ０ＲＡＴ０ＲＹ ＳＣＩＥＮＣＥ
第 １６卷 第 ６期 ２０１３年 １２月
Ｖ０１．１６ Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．２０１３
正弦振动试验 及其 相关参数 的计算
闫 凯 ，宋庆军 ，孙秋 香 ，李丹丹
（１．国家半 导体及 显 示产 品质 量监 督 检 验 中心 ，山 东 济 宁 ２７２０００；２． 鲁 南煤 化 工 研 究 院 ， 山东 济宁 ２７２０００）
定 频 正 弦振 动 试 验 ，是 指 在 固定 频 率 点上 进 行 各种振动参数不 同量级 的试验，一般是模拟转速 固 定 的旋 转 机械 引起 的振 动 ，或 结 构 固有频 率 处 的振 动 。定 频 正弦振 动 主要 用于 耐共振 频 率处理 和 耐预 定频率处理 ，耐共振频率处理是在产品振动 响应检 查 时发 现 的 明显 共 振 频 率 点上 ，施 加 规定 振 幅 的振 动 ，以考核产 品耐共振的能力 。在 已知的产 品使用 环境条件振动频率时 ，可采用耐预定频率 的振动试 验 ，其 目的是为了考核产 品在预定危险频率下承受 振 动 的能力 Ｊ。
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ ｏｆ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｆｉｘｅｄ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｓｗｅｐｔ ｓｉｎｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ． Ｍ ａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｓｗｅｅｐ ｓｉｎｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ，ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ ｔｈｅ ｓｗｅｅｐ ｒａｔｅ，ｔｈｅ ｏｃｔａｖｅ ｎｕｍｂｅｒ，ｔｈｅ ｎｕｍｂ ｅｒ ｏｆ ｓｔｒｅｓｓ ｃｙｃｌｅｓ，ｔｈｅ ｓｗｅｅｐ ｔｉｍｅ ｉｓ ｄｅｒｉｖｅｄ，ａｎｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ａ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｗｅｅｐ，ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ；ｔｅｓｔ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｗｅｅｐ；ｏｃｔａｖｅ
Ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｉｔｓ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ
ＹＡＮ Ｋａｉ ，ＳＯＮＧ Ｑｉｎｇ－ｊｕｎ ，ＳＵＮ Ｑｉｕ－ｘｉａｎｇ ，ＬＩ Ｄａｎ－ｄａｎ
（１． Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ａｎｄ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ；２．Ｌｕｎａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｏａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｊｉｎｉｎｇ ２７２０００，Ｃｈｉｎａ）
ｌ 正 弦振 动
正 弦 振 动可 以描 述 为确 定 性 运 动 ，运 动 量 随 时 间按 正 弦 函数变 化 ，亦称 简谐 振 动 。相对 于 随机 试 验方法 ，正弦振动试验方法通常需要用更 长的时间 激发 出失效 ，这是 因为每次 扫频 过 程 中 ，在 每个 共振 点上 只 作 用 很 短 的 时 间 Ｊ。尽 管 在 任 一 时 刻 只 施
加一个频率 ，如果扫频速率足够慢 ，可以使得样品的 特 定共 振 峰达 到最 大 。
在 正 弦振 动试 验 中规 定 了“定频 试 验 ”和 “扫 频 试 验 ”两种 试 验 方 法 ，扫 频 试 验 又 分 线性 扫 频 和 对 数 扫频 两种 方式 。 １．１ 定 频 正弦 振动 试验
振 动试 验是 为评 定产 品在预 期 的使用 环境 中抗 振 能力 而对 产 品进 行 的振 动试 验 ，是 振 动 力 学 环 境 模 拟 的一项 重要 内容 ，广 泛应 用 于 国 防 、航 空 航 天 、 电子电器 、汽车 、土木建筑等工业领域 。振动试验模 拟 产 品在实 际使 用 和 运 输 中可 能 受 到 的振 动 影 响 ， 不 一定 是实 际环 境 的再 现 ，可 以用 来 发 现 潜 在 的破 坏性 共 振点 ，尤其 在 设计 和研 发试 验 阶段 ，确定 样 品 的机械 薄弱 环节 或 特性 降低 情 况 ¨ Ｊ。振 动 试 验 的 严 酷等 级 由频率 范 围 、振 幅值 、试 验持 续 时间共 同确 定 。振 动试 验根 据施 加 的振 动载 荷 的不 同分 为确定 性振 动 和 随机振 动 两 种 ，正 弦 振 动 是 确 定性 振 动 中 最 常用 的一 种试 验方 法 。
１．２ 扫 频正 弦振 动试 验 扫频 试 验是 指在 试验 过程 中维 持一 个或 两个 振
拿 验 室 科
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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 。扫频 试验 中 频率 将按 一 定的规 律 发 生 变 化 ，而 振 动量 级 是 频 率 的函数 Ｊ。扫频 按 照速 率 的 变 化 方 式 又 分 为 线 性 扫 频和 对数 扫频 。扫频 试验 主要 用 于 ：
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ＣＮ １２—１３５２／Ｎ
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ＬＡＢ０ＲＡＴ０ＲＹ ＳＣＩＥＮＣＥ
第 １６卷 第 ６期 ２０１３年 １２月
Ｖ０１．１６ Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．２０１３
正弦振动试验 及其 相关参数 的计算
闫 凯 ，宋庆军 ，孙秋 香 ，李丹丹
（１．国家半 导体及 显 示产 品质 量监 督 检 验 中心 ，山 东 济 宁 ２７２０００；２． 鲁 南煤 化 工 研 究 院 ， 山东 济宁 ２７２０００）
定 频 正 弦振 动 试 验 ，是 指 在 固定 频 率 点上 进 行 各种振动参数不 同量级 的试验，一般是模拟转速 固 定 的旋 转 机械 引起 的振 动 ，或 结 构 固有频 率 处 的振 动 。定 频 正弦振 动 主要 用于 耐共振 频 率处理 和 耐预 定频率处理 ，耐共振频率处理是在产品振动 响应检 查 时发 现 的 明显 共 振 频 率 点上 ，施 加 规定 振 幅 的振 动 ，以考核产 品耐共振的能力 。在 已知的产 品使用 环境条件振动频率时 ，可采用耐预定频率 的振动试 验 ，其 目的是为了考核产 品在预定危险频率下承受 振 动 的能力 Ｊ。
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ ｏｆ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｆｉｘｅｄ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｓｗｅｐｔ ｓｉｎｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ． Ｍ ａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｓｗｅｅｐ ｓｉｎｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ，ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ ｔｈｅ ｓｗｅｅｐ ｒａｔｅ，ｔｈｅ ｏｃｔａｖｅ ｎｕｍｂｅｒ，ｔｈｅ ｎｕｍｂ ｅｒ ｏｆ ｓｔｒｅｓｓ ｃｙｃｌｅｓ，ｔｈｅ ｓｗｅｅｐ ｔｉｍｅ ｉｓ ｄｅｒｉｖｅｄ，ａｎｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ａ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｗｅｅｐ，ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ；ｔｅｓｔ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｗｅｅｐ；ｏｃｔａｖｅ
Ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｉｔｓ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ
ＹＡＮ Ｋａｉ ，ＳＯＮＧ Ｑｉｎｇ－ｊｕｎ ，ＳＵＮ Ｑｉｕ－ｘｉａｎｇ ，ＬＩ Ｄａｎ－ｄａｎ
（１． Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ａｎｄ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ；２．Ｌｕｎａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｏａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｊｉｎｉｎｇ ２７２０００，Ｃｈｉｎａ）