隨機振動指的是一種振動波形極為雜亂無序的振動形式。對于未來任意給定的時刻,其瞬時值均無法預(yù)先確定,并且其波形隨時間的變化毫無規(guī)律可循,無法借助確定性函數(shù)來闡釋其內(nèi)在規(guī)律。
在自然環(huán)境與工程實際場景中,存在著這樣一類現(xiàn)象:它們的變化高度不規(guī)則、毫無規(guī)律可言,既無法提前預(yù)估,也無法再次重現(xiàn)。物理現(xiàn)象中這種缺乏明確規(guī)律的變化特性,就被定義為“隨機”。舉例來說,海浪的起伏、地震的波動、陣風(fēng)(湍流)的肆虐、火箭噴氣產(chǎn)生的噪聲,以及車輛行駛在不平路面時產(chǎn)生的顛簸等,都屬于此類隨機現(xiàn)象。
當(dāng)系統(tǒng)在這些隨機現(xiàn)象的作用下時,所產(chǎn)生的振動規(guī)律同樣呈現(xiàn)出隨機特征,整個振動過程充滿了不確定性,這種振動便被稱作隨機振動。
在工程領(lǐng)域,存在著大量此類實際案例:
海洋平臺結(jié)構(gòu)、水面艦船以及出入水階段的導(dǎo)彈,在海浪的持續(xù)沖擊下會產(chǎn)生振動;飛行器在穿越湍流區(qū)域時,其結(jié)構(gòu)會因湍流的作用而發(fā)生振動;高聳的建筑物與橋梁在陣風(fēng)的吹拂下,也會隨之產(chǎn)生振動;當(dāng)?shù)卣饋硪u,所有地面建筑結(jié)構(gòu)都會在地震力的作用下產(chǎn)生不同程度的振動;火箭、導(dǎo)彈等飛行器在飛行過程中,會受到發(fā)動機噴氣噪聲以及大氣氣動噪聲的影響,其結(jié)構(gòu)也會因此出現(xiàn)振動;各類車輛在行駛過程中,由于路面不平整,同樣會產(chǎn)生振動。
開展振動試驗的核心目的,是驗證裝備在其整個壽命周期內(nèi),能否承受各種振動條件的考驗,并始終保持正常工作狀態(tài)。此外,有時還會對產(chǎn)品進(jìn)行更嚴(yán)苛的考核,即檢驗其在振動與其他氣候環(huán)境因素(如溫度、濕度)疊加作用下的工作性能,這類試驗通常被稱為“溫度 + 濕度 + 振動”三綜合試驗。
導(dǎo)線磨損;緊固件/元器件松動;斷續(xù)的電氣接觸;電氣短路;密封失效;元器件失效;光學(xué)上或機械上的失調(diào);結(jié)構(gòu)裂紋或斷裂;微粒和失效元器件的移位;過大的電氣噪聲等 。
振動試驗程序
程序1:一般振動
試驗評估裝備在寬頻帶隨機振動環(huán)境下的性能,模擬裝備在運輸、操作或作戰(zhàn)時可能遇到的廣泛振動情況。特點:通常采用隨機振動,振動譜根據(jù)裝備的使用環(huán)境定制,覆蓋較寬的頻率范圍。
程序2:模擬散裝貨物運輸振動試驗
專門針對裝備作為散裝貨物運輸時可能遇到的振動條件,如鐵路、公路、海上或空中運輸。特點:可能包括正弦掃頻振動和隨機振動,模擬運輸過程中的特定振動譜,重點關(guān)注運輸過程中的長期振動疲勞效應(yīng)(114檢測網(wǎng))。
程序3:模擬大型組件運輸振動試驗
適用于大型軍事裝備組件在特殊運輸條件下的振動評估,考慮到了大型結(jié)構(gòu)件在運輸過程中的獨特振動響應(yīng)。特點:可能包括特定的正弦振動或隨機振動模式,模擬大型組件在運輸過程中的振動特性,可能更注重低頻振動的影響。
程序4:組合式飛機外掛的掛飛和自由飛
專門用于評估飛機外掛武器系統(tǒng)、吊艙或傳感器等在掛飛狀態(tài)或投放(自由飛)過程中的振動耐受性。特點:包含飛行過程中可能遇到的復(fù)雜振動環(huán)境,如啟動、飛行中的氣動振動、著陸沖擊等,既包括隨機振動也可能包含特定的沖擊試驗。
三、GJB150.16A 各個試驗程序的
振動時長是多少的?
在GJB150.16A標(biāo)準(zhǔn)里,并未直接給出一個放之四海而皆準(zhǔn)、適用于所有試驗程序的固定標(biāo)準(zhǔn)時長。不同試驗程序的時長設(shè)定,需綜合考量多種因素,比如試驗的具體類型(像正弦振動試驗、隨機振動試驗,或是針對特定運輸場景所做的振動模擬試驗等)、裝備自身的特性,以及裝備預(yù)期投入使用的環(huán)境條件等。
為確保試驗?zāi)軌蚓珳?zhǔn)模擬裝備在實際服役過程中可能遭遇的振動狀況,試驗時長的確定必須依據(jù)裝備的使用說明書、設(shè)計規(guī)范要求,以及對裝備振動暴露頻譜的預(yù)估情況。
通常來說,試驗時長主要由以下幾方面因素來決定:
首先是頻率范圍,振動試驗所涵蓋的頻率范圍越寬泛,為了在各個關(guān)鍵頻率點上都能獲得足夠的暴露時長,試驗所需時間可能就越長。
其次是振動譜,由于裝備在實際應(yīng)用場景中會面臨不同的振動譜,比如運輸過程中的振動譜、飛行過程中的振動譜等,針對不同的振動譜,試驗時長也會存在差異。
再者是試驗?zāi)康模囼災(zāi)康牟煌?,對試驗時長的要求也會有所區(qū)別。例如,耐久性測試、功能驗證測試,或是敏感度評估測試等,都可能會影響試驗的持續(xù)時間。
最后是標(biāo)準(zhǔn)推薦,雖然GJB150.16A標(biāo)準(zhǔn)中可能會針對某些特定類型的試驗,給出推薦的暴露時間或者循環(huán)次數(shù),但在實際應(yīng)用時,還需要結(jié)合試驗的具體配置情況來綜合確定。
四、振動試驗設(shè)備
在常規(guī)的振動試驗程序中,通常會依據(jù)試驗所要求的頻率范圍、位移參數(shù),以及受試樣品和夾具的具體尺寸、質(zhì)量等因素,來挑選合適的振動試驗臺。
針對散裝貨物的運輸環(huán)境模擬,一般會選用運輸顛簸臺。這種設(shè)備能夠在臺面的垂直方向上,產(chǎn)生頻率為5Hz、雙振幅值達(dá)25.4mm的圓周運動,以此模擬散裝貨物在運輸過程中可能遭遇的顛簸狀況。
當(dāng)涉及大型組件的運輸環(huán)境模擬時,通常采用實際跑車試驗的方式。試驗過程中,所選取的試驗路面可以是專門設(shè)計的試驗道路,也可以是具有代表性的典型公路,或是指定的專用公路,從而更真實地還原大型組件在實際運輸中的振動情況。
而對于組合式飛機外掛在掛飛和自由飛狀態(tài)下的振動模擬,同樣會借助實驗室中的振動試驗臺來完成。
制造階段環(huán)境應(yīng)力篩選振動試驗;卡車、拖車、履帶車等運輸振動環(huán)境;飛機-噴氣式飛機、螺旋槳式飛機、直升機振動環(huán)境;艦船-水面艦船振動試驗;鐵路-火車振動試驗;固定翼飛機-噴氣式飛機;發(fā)動機-渦輪發(fā)動機振動環(huán)境等。
對于工作環(huán)境的振動,飛機和飛機外掛的設(shè)備用的比較多,并且這類振動都是復(fù)合型的振動試驗,一般有寬帶+窄帶隨機試驗,振動方向通常也是相互垂直的三個方向,測試時長通常為幾小時根據(jù)產(chǎn)品使用環(huán)境而定。