振动试验 - 简介和答疑

模拟任何产品的日常生活是其测试和验证过程不可或缺的一部分。 振动试验允许您预测设备或组件的失效模式,并监控其动态特性,以提高其可靠性。

通过我们录制的网络研讨会了解有关振动试验的详细信息,并了解有关以下主题的详细信息:

  • LDS振动台简史
  • 振动试验(包括理论)简介
  • 需要哪些测试设备和振动系统?
  • 有关典型振动试验应用的信息
  • 如何能够增加振动试验的价值?
 
下载演讲资料: 振动试验简介 (PDF)

网络研讨会主持人 

BRIAN ZIELINSKI-SMITH Brian Zielinski-Smith

拥有工程设计荣誉理学士学位。 他于2016年加入Brüel & Kjær(总部位于英国Royston),并且是我们的振动台,放大器和振动系统产品经理。

电子邮件: [email protected]

振动试验网络研讨会Q&A
需要考虑的是频率范围,位移和速度限制和控制的准确度。 这些发布的信息可供您对 振动台和激振器 进行比较
可重复性、自由度改善、可靠性、测量、共振精度和控制能够比冲击锤具有优势。 尽管如此,冲击锤更便宜,更快,更容易使用,通常也足够准确,如果你是一个有经验的用户。
振动台在验证专用轮胎模型时非常有帮助,其中的参考测量值是动态刚度传递函数。 这些测量无法在轮胎滚动测试中实现,这是最适合经典的夹具测试。
是的 这是控制软件的所有一部分,需求是灵活的。 您可以手动或自动设定所需的频率 (在振动台的范围内)。

动圈的实际位移/运动会因系统而异,并且取决于所使用的试验设置。 有关位移信息,请查看数据表,可以在此网站上找到: 振动台和激振器

由于加速度幅值需要更多的移动以达到速度变化速率,因此位移在低频率下会很高(通常小于 20Hz)。 这可以通过计算在任何频率和任何振幅来完成。 如果3sigma用于随机试验,那么理论峰值将是3×RMS。

这完全取决于产品及其材料特性。 通过典型的在极限温度的老化试验,以发现电路板、焊点和电子部件的弱点,也可能包括随机振动。

例如这些温度试验对于商用部件为-40至+70°C,对于军事部件则为-54至+93°C。 温度下的时间也是可变的,将取决于试验项目的热质量。 典型的最小值为2小时,最多16小时。

数字控制系统可针对任何振动台的机械非线性响应提供自适应控制。 如果您尝试进行不可能的试验LDS电动振动台具有保护功能,以防止过行程,功放也有限制,以防止过电流和过电压。 传递函数由控制器实现,如果不可能的话,控制器将使用各种保护参数和容差来停止试验。 振动台的极限参数全部保存在控制器中,并会在试验之前、期间和之后报告任何试验失败的参数。
如果放大器处于比正常环境更热的情况下,没有气候控制,则会导致放大器过热。
你需要用隔热板保护振动台。 您还需要耐温加速度计和信号电缆线。 此外,加速度计的校准将需要包含温度。 而且你必须使用一个隔离螺栓来连接加速度计。 试验结束后,您必须避免温度冲击,并将温度控制回到环境温度,然后才进入箱体。

设计您的夹具有很多因素,应该由经验丰富的设计工程师处理。 一些需要考虑的事情是:

  • 材料优先为铝或镁合金,提供强度质量比和良好的阻尼特性
  • 质量低、高刚性和最小厚度为20mm
  • 指定的平面度公差和良好的平衡/C-G
  • 所有结合面的孔都应该是沉孔,允许平垫片和沉头螺丝/螺栓
  • 螺纹钢套应用于夹具的接口
  • 最小100mm孔间距,尽可能采用方形图案,并考虑如何使用10/32螺纹孔来控制加速度计以及放置加速度计的位置
这个计算是专用的,并且不包括夹具和产品的动态设置。 这使得在没有先进行测量的情况下,很难准确计算。 电压会随速度而异,电流会随着加速度和力要求而有所不同。 但是,速度和加速度也会随着整体设定的特性而改变,并随频率而异。最好先进行「低量级」测试,并用比例系数确认您后续的参考谱幅值。
是的,通过振动控制器。 PSD指的是随机信号的频谱,它被用作振动台的控制设置。 在振动台测试的频率范围,它将响应驱动信号并提供PSD设置谱要求的完整频谱。 唯一的限制是依据设置PSD和总的GRMS计算与您的振动台D、V、A 和推力极限相悖。
一般来说,加速度计质量对一个梁来说是微不足道的,只有在加速度计接近梁的质量时才会成为问题。 如果这个比率优于10:1,则误差在整体测试结果所述的测量不确定性范围内。
线性扫描的单位是Hz/sec,对数扫描的选项通常是Oct/min,但也可以是Dec/min。因此,线性扫描测试时间是该范围乘以每秒的Hz数。 对数扫描使用对数计算:

FAQ22 shaker testing

实际控制仍是通过加速度计的测量反馈来完成的,计算每个频率下与位移等效的加速度幅值。 可以通过加速度增加与位移常量进行比较来计算拐点频率:

FAQ23 Shaker testing
G=常数9.80665m/s²或386.0885826772in/s²
D=峰到峰的位移
这是一个性能与成本问题,因为它们完全不同。 水冷的冷却方法较为复杂,但操作是类似的。 主要区别在于动圈,励磁线圈要么内部有水流,要么有空气流动,以消除热量。 我们最大的风冷式振动台是80kN,但为了获得更好的性能,以水冷方法提高冷却效率。
这种情况会因系统而异。 所有详细信息可以在数据表中找到: 振动台和激振器
这种情况因系统而异,所有细节都可以在数据表中找到: 振动台和激振器

说明,RoR和SoR在大多数试验规范中都有描述:

  • 随机加随机:窄带噪声位于宽带随机能量谱之上
  • 正弦加随机:单个跟踪纯正弦频率坐在更广泛的随机能量带上单轨纯正弦频率位于随机能量的更宽波段上
固定耳轴的最低频率为1Hz和空气隔振为5Hz,但它也取决于试验负载。可实现的最大位移取决于振动台的规格,但典型的中等推力振动台在 5 Hz 和 10 Hz 之间为 ± 25 mm。

是的,但只能在非常短的时间内试验,否则可能会发生损坏并减少振动台组件的使用寿命。 为了获得最佳效果,您应该始终保持80%的额定能力。 这对市面是所有的振动台都是一样的。

除此之外,我们还要声明,您应该将振动台的规格调整为高于此等级,以防止测量误差、动态响应、控制位置误差以及实践与理论的整体计算误差造成的问题。 在严格的条件下在工厂可以实现100%,但我们不希望我们的客户尝试。 最大值作为完美设置的性能指南,为80%的计算提供限制。 测量的整体不确定度通常有10%,这意味着90%的极限已经限制了实际测量能力。

跌落试验通常描述物理掉落在平板上,以观察冲击损坏。 这不是一个经典的冲击试验也不可能用振动台。 振动冲击可以与自由坠落冲击机相比,成功地控制各种古典脉冲。
正弦扫频通常用于查找共振的细节,作为初始开发测试的一部分可用于测试产品的耐久性或可靠性,。