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：10-80Hz

log 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。

2.2.2. 随机振动(RANDOM）随机振动是一个不确定性的振动模式,它在振动频宽内

的所有频率点都具有能量。也就是说在同一时间,频宽内的所有频率都在振动,随机振动和正弦振动有本质的不同,是不能用时间的确定性函数来描述的振动现象,根据傅里叶级数(Ftt)的基本理论,任何一个时间函数都可以用一组时间函数叠加起来,即可以将该振动信号分解成许多不同频率的谐波分量即；

随机振动有三个重要的参数:

(1)频宽是指试件随机振动的频率范围.

(2)功率频谱密度(PSD);也叫加速度谱密度(ASD):表示试验中输给试件的

能量随着频率分布,常用单位:G2/Hz.即单位频率所拥有的平均能量。

随机振动试验主要通过控制能量来控制振动的量级,而“能量”这抽象化概念，在振动试验中也可以通过较为容易理解的物理量，如:速度(V）.侧面来了解振动，运动的物品具有动能（1/2MV2）与运动速度有着明显的关系，而加速度跟速度成正比，加速度与速度具有同样的物理属性，所以振动控制就采用相应的物理量（G2）来表示能量。

(3)持续时间：连续振动的总时间长度。

随机振动中已知频宽.功率频谱密度这两个条件，就可以根据相关运算公式，得到均方根加速度值(振动量级)

例：0.731Grms 如图四表示:

二、跌落试验：

主要用于实验室中模拟包装件在实际运输、装卸过程中受到跌落冲击的影响程度。评定包装件在搬运过程中耐冲击强度和包装设计的合理性。

一般測試條件：

(1) Weight of product (kg):TBD Kg

(2) Drop height (cm): TBD cm;

(3) Filter frequency: TBD Hz;

(4) Drop Sequence:

三．冲击：冲击是对产品施加突发性的力,其加速度很大,致使试件在瞬间受到强烈的机

械冲击,可造成电路的机械结构损坏,也可造成內部电路结构折断开路。 (1) 冲击产生场合：

a)火车连接或刹车时，最大冲击加速度：（30---45g ） b)卡车碰接时冲击加速度：50g 。

c)装甲车碰撞时最大冲击加速度；200g 。 d)战机发射武器最大冲击加速度：50-75g .

e)导弹与发射架分离时可产生200g .(1-2ms) 冲击加速度. f)炮弹爆炸中心半径内有1000g(0.1-0.2ms)冲击加速度。

g)炸弹、鱼雷、火箭等爆炸造成的冲击波1000g-5000g (持续1ms 以下) h)炮弹发射的冲击加速度可达15000g ,临近引信处达20000g. (2) 冲击性式主要分为：

a) 半正弦波（弹性碰撞）图七表示: 峰值加速度(G)-------(g or m/s 2)

脉冲持续时间(Duration)----------ms(作用时间).毫秒.(定值) 速度（△v ） --------------------Inch/s(m/s) （變量）

三者之間的關系： △V=2AD ×10-3/π 實例：