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夹具的设计与制作
2018-02-27 14:53:29·
夹具的设计依据振动试验是振动台台面夹具被试验件组合体相互作用的结果。夹具是为了解决试验中的安装和连接而被迫引入的一个承上启下的结构件。理论上，夹具本体应该是一个惯性负载，夹具与台面,夹具与被试件之间的连接应该是刚性的。实际上，这只是夹具设计与制作的终极目标。因此，设计并制作一个符合要求的振动试验用夹
夹具的设计依据
振动试验是“振动台台面—夹具—被试验件”组合体相互作用的结果。
夹具是为了解决试验中的安装和连接而被迫引入的一个承上启下的结构件。理论上，夹具本体应该是一个“惯性负载”，夹具与台面,夹具与被试件之间的连接应该是刚性的。实际上，这只是夹具设计与制作的终极目标。因此，设计并制作一个符合要求的振动试验用夹具是顺利完成振动试验的关键。
“有一个好的振动试验用夹具，振动试验就成功了一半”。
1) 实验室模拟振动试验的方法
实验室模拟振动试验的方法之一是“振源模拟”。 或称之为“激励模拟”。振源模拟特点是夹具(或振动台面 — 省略夹具时)给与试件的激励应客观地真实地模拟试件(产品)在使用中所遭受的激励。
振源模拟强调对试件(产品)激励信号的真实模拟，这只适用于质量较小或结构简单的试件。
实验室模拟振动试验的方法之二是“响应模拟”。振动的破坏是响应破坏，如果试件对外界的激励没有响应，试件也就不会破坏。因此，响应模拟是更符合振动破坏机理的一种模拟。
响应模拟强调振动试验是“台面—夹具—被试验件”组合体的集成效果，响应模拟的条件是要求预先知道试件的响应特性。
实验室模拟振动试验的方法之三是“混合型模拟”。“混合型模拟”是兼顾激励模拟和响应模拟二者特点的实验室模拟振动试验的方法，是基于振源模拟的激励方式，考虑到响应的程度。其目的是：保护被试验的产品不会因为过分的响应，使被试产品遭受不应有的破坏。
无论是激励模拟还是响应模拟,振动试验发展的趋势是力图将产品在储存、运输、使用中所遭受的真实的振动环境在实验室模拟试验中能够复现之。但是，真实振动环境的复杂性和实验室模拟的可实现性之间有着巨大的鸿沟，其中，夹具的引入更增加了“真实振动环境模拟”的困难，虽然人们一直梦想着填平这个鸿沟，努力去实现“激励更真实，夹具更合理”但是，追求理想的人们只能是步步接近真实，却永远也到达不了真实。
2）夹具设计的依据是“满足试验方法的要求”
上述所列不同的试验方法对夹具设计、制作、安装、调试提出了不同的要求：
a)正弦定频、正弦驻留：只要夹具与试件组合后的系统谐振频率与试验频率不接近即可。
b)正弦扫频：小阻尼的谐振在快速扫频时不会产生高加速度的响应，慢扫频时则不然，扫频速率越慢则越能激发出谐振峰值。
c)宽带随机：在2KHz内很难避开“夹具与试件组合后的系统谐振频率”,因而不能片面要求在试验频率范围内引入夹具后不出现系统谐振。
夹具的功能与作用
1) 连接特性－ 将被试产品连接和固定在振动台面上。
a)要求夹具与产品的连接接近产品的真实安装状态；
b)夹具与被试产品的组合重心落在振动台的中心线上；
c)夹具与振动台的多个连接点各向同性,偏差在30%～100%（大型和异型试件除外）。
2) 传递特性－ 将振动从振动台传递到被试产品上,这是夹具的核心功能。
理论上，夹具本体应该是一个“惯性负载”，夹具与台面,夹具与被试件之间的连接应该是刚性的。因而，理论上的振动传递比应该是 1∶1。
工程中实际中，振动的传递比可能是：－3dB ～＋20dB (即实际的振动传递比为 1∶0.7 ～1∶100)；但是要求：
a）夹具的共振频率不在被试产品的振动敏感频带内；
b）在试验频域内, 尽量避免出现多个共振峰；
c）共振峰的Q值要小（ Q ﹤10）[Q = 1/2ζ，相对阻尼比 ζ=C/C0]。
3) 过渡特性－ 改变或保持振动的方向及其量级。
要求非试验方向轴的振动量级与主振方向轴振动量级之比是[（0.3～0.5）比1]（大型和异型试件例外)。
振动试验是“振动台台面—夹具—被试验件”组合体相互作用的结果。
夹具是为了解决试验中的安装和连接而被迫引入的一个承上启下的结构件。理论上，夹具本体应该是一个“惯性负载”，夹具与台面,夹具与被试件之间的连接应该是刚性的。实际上，这只是夹具设计与制作的终极目标。因此，设计并制作一个符合要求的振动试验用夹具是顺利完成振动试验的关键。
“有一个好的振动试验用夹具，振动试验就成功了一半”。
1) 实验室模拟振动试验的方法
实验室模拟振动试验的方法之一是“振源模拟”。 或称之为“激励模拟”。振源模拟特点是夹具(或振动台面 — 省略夹具时)给与试件的激励应客观地真实地模拟试件(产品)在使用中所遭受的激励。
振源模拟强调对试件(产品)激励信号的真实模拟，这只适用于质量较小或结构简单的试件。
实验室模拟振动试验的方法之二是“响应模拟”。振动的破坏是响应破坏，如果试件对外界的激励没有响应，试件也就不会破坏。因此，响应模拟是更符合振动破坏机理的一种模拟。
响应模拟强调振动试验是“台面—夹具—被试验件”组合体的集成效果，响应模拟的条件是要求预先知道试件的响应特性。
实验室模拟振动试验的方法之三是“混合型模拟”。“混合型模拟”是兼顾激励模拟和响应模拟二者特点的实验室模拟振动试验的方法，是基于振源模拟的激励方式，考虑到响应的程度。其目的是：保护被试验的产品不会因为过分的响应，使被试产品遭受不应有的破坏。
无论是激励模拟还是响应模拟,振动试验发展的趋势是力图将产品在储存、运输、使用中所遭受的真实的振动环境在实验室模拟试验中能够复现之。但是，真实振动环境的复杂性和实验室模拟的可实现性之间有着巨大的鸿沟，其中，夹具的引入更增加了“真实振动环境模拟”的困难，虽然人们一直梦想着填平这个鸿沟，努力去实现“激励更真实，夹具更合理”但是，追求理想的人们只能是步步接近真实，却永远也到达不了真实。
2）夹具设计的依据是“满足试验方法的要求”
上述所列不同的试验方法对夹具设计、制作、安装、调试提出了不同的要求：
a)正弦定频、正弦驻留：只要夹具与试件组合后的系统谐振频率与试验频率不接近即可。
b)正弦扫频：小阻尼的谐振在快速扫频时不会产生高加速度的响应，慢扫频时则不然，扫频速率越慢则越能激发出谐振峰值。
c)宽带随机：在2KHz内很难避开“夹具与试件组合后的系统谐振频率”,因而不能片面要求在试验频率范围内引入夹具后不出现系统谐振。
夹具的功能与作用
1) 连接特性－ 将被试产品连接和固定在振动台面上。
a)要求夹具与产品的连接接近产品的真实安装状态；
b)夹具与被试产品的组合重心落在振动台的中心线上；
c)夹具与振动台的多个连接点各向同性,偏差在30%～100%（大型和异型试件除外）。
2) 传递特性－ 将振动从振动台传递到被试产品上,这是夹具的核心功能。
理论上，夹具本体应该是一个“惯性负载”，夹具与台面,夹具与被试件之间的连接应该是刚性的。因而，理论上的振动传递比应该是 1∶1。
工程中实际中，振动的传递比可能是：－3dB ～＋20dB (即实际的振动传递比为 1∶0.7 ～1∶100)；但是要求：
a）夹具的共振频率不在被试产品的振动敏感频带内；
b）在试验频域内, 尽量避免出现多个共振峰；
c）共振峰的Q值要小（ Q ﹤10）[Q = 1/2ζ，相对阻尼比 ζ=C/C0]。
3) 过渡特性－ 改变或保持振动的方向及其量级。
要求非试验方向轴的振动量级与主振方向轴振动量级之比是[（0.3～0.5）比1]（大型和异型试件例外)。
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