随机振动及试验技术-激振设备与激振技术

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1、振动测试与分析技术2009年8月沈阳航空航天大学艾延廷2021/8/1511.振动过程的时域和频域描述2.振动传感器测量系统3.频率分析及数字信号处理技术4.振动激励设备和激振技术5.结构模态试验分析6.旋转机械的振动测试技术主要内容：2021/8/1524振动激励设备和激振技术2021/8/154.1概述随机振动试验的必要性:代替现场试验,缩短产品研发周期,减少开发成本。实验室再现的可能性：新的试验方法及标准的制订，新设备的研制，使实验室中的实验等在一定程度上再现现场情况。随机振动试验分类：（1）耐久性试验：也叫强度试验，用于评价结构或试件的抗随机振动特性，研究其强度破坏及疲

2、劳寿命等问题。34振动激励设备和激振技术2021/8/154.1概述（2）功能试验：研究在随机振动环境下结构或试件的功能特性。主要是检验结构或试件在使用振动环境下是否产生功能失灵以及各机件的连接、固定、安装变形及间隙之类的工艺要求是否受到破坏等。（3）响应试验：对振动结构作动力响应特性试验是现代产品的安全、可靠、经济、适用不可或缺的研究环节。44振动激励设备和激振技术2021/8/154.2随机振动的等价条件随机振动是不确定的，如何再现，需要等价条件。（1）幅值域：均值、方差和均方值。（2）时差域：自相关函数。（3）自功率谱密度函数。对于多输入系统，还要进行互相关函数和互谱密度

3、函数的模拟。随机振动等价：两个随机振动的全部统计特性相同。但用如下特性实现:54振动激励设备和激振技术2021/8/154.2随机振动的等价条件单一随机振动模拟的等价条件讨论。设现场随机振动为,与等价首先：（1）均值由（2）和（1）导出，说明随机振动与的振动总能量及其静态分量都相等。（3）分别是与的峰值对应的频率。(4.1)(4.2)(4.3)（2）标准差64振动激励设备和激振技术2021/8/154.2随机振动的等价条件（4）条件（3）、（4）表示含有振动能量极大值的频率成分相同，而且这些频率上的振动能量大小也相同。条件（1）、（2）表示下面的面积相等。要求严格时，有(4.4

4、)4.5)74振动激励设备和激振技术2021/8/154.3.1正弦振动试验系统4.3振动试验系统分类（1）定频试验在一个或几个频率下进行定频试验，以考核试件的抗振能力和耐振强度。（2）正弦扫描（扫频）试验规定量级，正弦激励信号的频率随时间变化。84振动激励设备和激振技术2021/8/15A.线性扫描扫描的时间：B.对数扫描或：(4.6)4.7)（4.8)（4.9)（2）正弦扫描（扫频）试验94振动激励设备和激振技术2021/8/154.3.2正弦振动试验系统由（4.8）知，以对数扫描率在频带内单向扫描一次所发生的总的振动次数N表示为：工程中常用倍频程扫描，表示为：k-单位时间

5、内扫过频率的倍频程数目，称为倍频程扫描率。取(4.10)用于计算疲劳试验次数。104振动激励设备和激振技术2021/8/154.3.2正弦振动试验系统*带谷不带谷之分：试验时，振动台面对试件的激励位移幅值或加速度幅值保持某个预定数值。实际情况下，激励可能是力，或者是运动参数，但量值不是保持不变。因此在某些频段内，可能出现过试验。为此，采用控制台面的运动参数自动适应共振引起使运动参数量值下降，因而在谱图上出现谷值。*慢速扫描：环境试验，寻找共振点，信噪比低*快慢之分*快速扫描：线性度好，用于模态分析，信噪比高114振动激励设备和激振技术2021/8/154.3.3随机振动试验系统

6、（1）模拟式随机振动试验系统A均衡的概念均衡是对不同频段上功率放大器的输入信号进行不同程度的放大和衰减，使振动台的振动或者试件上某点的振动达到预定的要求。也就是说，均衡是对不同频段上的振动能量进行重新分配，以实现随机振动控制。124振动激励设备和激振技术2021/8/154.3.3随机振动试验系统B“峰-谷”均衡器“峰-谷”均衡器是由变Q与变通带滤波器组成。有几对峰-谷就需几个均衡器串联起来。134振动激励设备和激振技术2021/8/154.3.3随机振动试验系统C多通道滤波均衡系统将试验频率范围划分成若干离散的滤波器频带，然后调每个频带增益，以达到均衡的目的。（2）数字控制振

7、动试验系统A功率谱再现式随机振动实验1）功率谱再现式随机振动实验*宽带随机试验144振动激励设备和激振技术2021/8/154.3.3随机振动试验系统图4.1窄带随机振动154振动激励设备和激振技术2021/8/154.3.3随机振动试验系统*窄带随机试验图4.2窄带随机振动*扫频随机振动试验：用窄带随机信号对很宽的实验频段扫描激振。图4.3窄带随机试验谱型164振动激励设备和激振技术2021/8/154.3.3随机振动试验系统*宽带随机+正弦定频4.4随机振动自功率谱法原理图*宽带随机+正