隨機振動試驗介紹

隨機振動是指一種振動波形雜亂、對未來任何一個給定時刻其瞬時值不能預先確定，其波形隨時間的變化顯示不出一定規律的振動，無法用確定性函數解釋其規律。例如，車輛在高地不平路面上行駛;高層建筑在陣風或地震作用下發生的振動;飛機在飛行時的振動;船舶在波浪中的振動就是隨機振動。隨機振動的單次試驗結果有不確定性、不可預估性和不重復性，但相同條件下的多次試驗結果卻有內在的統計規律。而須用概率統計方法定量描述其運動規律。

隨機振動也是由正弦振動所組成的，但是這些正弦振動的頻率不是離散的，而是在一定范圍內連續分布，各個正弦振動的振幅大小與位移大小變化不可預測的會隨時間變化，而是要用隨機振動信號在一定時刻的平均值、均方值、概率密度函數、功率譜密度來表達。

在隨機振動試驗標準中常給出加速度譜密度隨頻率變化曲線，并以此為參考譜形進行隨機隨機振動控制試驗。加速度密度譜PSD表示隨機信號通過中心頻率的均方值，并無實際現實意義。總的加速度均方值表示總振級，既總能量。

在實際的隨機振動試驗中，我們可以很容易的根據產品不同的使用環境來選擇不同的振動量級進行振動，但是對于兩個譜線，哪個振動級更高，哪個對產品來說振動更嚴苛，我們了解的不是很多。我們知道總的加速度均方值表示給樣品的總振級，既輸送給樣品的總能量，因此我們可以通過計算總的加速度均方值大小的方法來判斷這種振動級別的高低，振動能量的大小。

影響振動試驗的幾個關鍵指標

試驗推力：試驗推力對試驗騎著決定性的作用，所需推力超過額定推力則試驗不能進行，但是推力遠遠小于額定推力，容易造成資源浪費，

最大位移：隨機振動試驗時，從振動條件上看不出隨機振動的最大位移，而其值也是不確定的，因此有必要在實驗前估算最大位移，避免因超過行程而損壞振動臺

加速度均方根值：它是表征隨機振動總能量的統計參數。

頻率范圍：目前電磁振動臺的頻率多數可以達到3000HZ~5000HZ，基本可以滿足絕大部分試驗要求。

隨機振動試驗參數的估算

目前隨機振動試驗采用最多的是寬帶隨機振動，根據試驗樣品給出的振動要求，計算試驗量值，通過與振動臺的極限值進行對比，估算試驗能否進行。

隨機振動試驗需要顧及的有：隨機振動推力和隨機振動最大位移，隨機振動一般給出功率譜密度與頻率之間的關系曲線，如圖所示，根據該曲線及相關計算公式既可計算出加速度均方根值。

加速度均方根值由曲線下總面積的和經過開根號運算得到，用以下公式表示：

式中，A1為升譜線所含面積，A2為平直譜曲線所含面積，A3為降譜曲線所含面積，圖譜曲線所含面積通過譜密度函數在頻率上進行積分算出。

試驗推力計算公式：

式中，F為推力(N)，m0為振動臺運動部分有效質量(KG)；m1為輔助臺面質量(KG)；m2為試樣(包括夾具、安裝螺釘)質量(KG)；G為試驗加速度。

位移的計算公式：

準確的方法應該找出位移譜密度曲線，計算出均方根位移值，再用均方根位移算出最大峰值位移，在工程商往往只要估計一個大概的值，這里介紹一個簡單的估算公式，通過估算的值比實際要大。

式中，Xp-p為最大峰峰位移(mm)，f0為下限頻率(Hz)；W0為下限頻率(f0)處的功率譜密度值(g^2/Hz)。

注：該公式對平譜曲線適用，對有升降譜的曲線，可能造成計算值與實際值由較大的偏差