振动试验入门-振动试验装置基础知识3
振动试验使用的基本用语
振动试验中使用的基本用语有力(加振力)[N]、加速度[m/s2]、速度[m/s]、位移[mmp-p]。
先从力[加振力]说明,先了解牛顿第二定律,即一般质量m的物体施加加速度A,则下式成立,即1[kg]的物体施加1[m/s2]的加速度,产生1[N]的力。公式中单位g为重力加速度9.81[m/s2]。
振动的描述还需要用频率和振动量级来指定。以前使用的是重力单位来描述,现在用SI单位比较普及。加速度、速度、位移的关系如下,物体正弦振动,位移表达式为,
速度是位移的微分,
加速度是速度的微分,
将
代入上几个式子,并取其最大值得到,
实际的波形为,
上面两个式子也可以用下面的形式表示,
需要注意的是,这些公式里面的半位移值(位移半峰值),如果用振动试验中常用的位移峰峰值,单位mm的话,公式变化如下。
可通过公式可以看出,四个量里面知道两个,即可求出其他两个。通过此公式还可以计算出无负载情况下,振动试验机的最大特性曲线中的频率交越点。
【例】
正弦波试验
最早实施的振动试验方法,有很多的振动试验规格对应。和近来快速发展的随机试验和冲击试验相比,加振简单、基本上所有类型的振动试验机都能对应此试验方法。
有定频和扫频两种方式,定频比较简单,下面以扫频方式进行主要说明。扫频试验是指频率按照一定的速度变化,对振动量级进行控制。
【例】
上述扫频试验条件,10Hz到58Hz以位移2[mmp-p]加振,58Hz到500Hz以加速度132.7[m/s2]加振,频率由10Hz-500Hz-10Hz-500Hz往返扫频进行,直到达到试验时间1小时。可以通过加速度和频率关系公式计算得到58Hz和2[mmp-p]处对应的加速度为132.7[m/s2]。在58Hz处振动量由位移变为加速度(一种振动量变为另一种振动量),这个频率点称为交越点。需要注意的是,在交越点处,必须满足上述四者之间的公式关系,如果58Hz处位移为2[mmp-p]且加速度为300[m/s2],这种试验条件显然是有问题的,但是现在很多试验规格里经常有这样的定义方式,需要引起重视,在振动控制仪正弦波控制软件中输入试验条件时,都是经过特殊处理的,即58Hz输入位移2[mmp-p],58.01Hz输入加速度300[m/s2]。
最后对扫频速度进行说明。一般都是对数扫频,单位【oct/min】,频率一分钟内的变化量。oct即倍频程,2倍的意思,一分钟内相对起始频率,有几个两倍。用下面的关系式表示,
【例】起始频率10Hz,终止频率500Hz,则这个频率范围内有5.64个倍频程。
扫频速度1oct/min的话,即10Hz扫频到500Hz,可以判断出需要时间为5.64分钟。
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