振动试验入门——振动试验装置基础知识3

振动试验使用的基本用语

振动试验中使用的基本用语有：力（加振力）[N]、加速度[m/s²]、速度[m/s]、位移[mm_p-p]。

从力[加振力]开始说明，先了解牛顿第二定律，即一般质量m的物体施加加速度A，则下式成立，即1[kg]的物体施加1[m/s²]的加速度，产生1[N]的力。公式中单位g为重力加速度9.81[m/s²]。

振动的描述还需要用频率和振动量级来指定。以前使用的是重力单位来描述，现在用SI单位比较普及。加速度、速度、位移的关系如下，物体正弦振动，位移表达式为：

速度是位移的微分，

加速度是速度的微分，

将

代入上几个式子，并取其最大值得到：

实际的波形为：

上面两个式子也可以用下面的形式表示：

需要注意的是，这些公式里面的半位移值（位移半峰值），如果用振动试验中常用的位移峰峰值，单位mm的话，公式变化如下：

可通过公式可以看出，四个量里面知道两个，即可求出其他两个。通过此公式还可以计算出无负载情况下，振动试验机的最大特性曲线中的频率交越点。

【例】

正弦波试验

最早实施的振动试验方法，有很多的振动试验规格对应。和近来快速发展的随机试验和冲击试验相比，加振简单、基本上所有类型的振动试验机都能对应此试验方法。

有定频和扫频两种方式，定频比较简单，下面以扫频方式进行主要说明。扫频试验是指频率按照一定的速度变化，对振动量级进行控制。

【例】

上述扫频试验条件，10Hz到58Hz以位移2[mm_p-p]加振，58Hz到500Hz以加速度132.7[m/s²]加振，频率由10Hz-500Hz-10Hz-500Hz往返扫频进行，直到达到试验时间1小时。可以通过加速度和频率关系公式计算得到58Hz和2[mmp-p]处对应的加速度为132.7[m/s2]。在58Hz处振动量由位移变为加速度（一种振动量变为另一种振动量），这个频率点称为交越点。需要注意的是，在交越点处，必须满足上述四者之间的公式关系，如果58Hz处位移为2[mm_p-p]且加速度为300[m/s²]，这种试验条件显然是有问题的，但是现在很多试验规格里经常有这样的定义方式，需要引起重视，在振动控制仪正弦波控制软件中输入试验条件时，都是经过特殊处理的，即58Hz输入位移2[mm_p-p]，58.01Hz输入加速度300[m/s²]。

最后对扫频速度进行说明。一般都是对数扫频，单位【oct/min】，频率一分钟内的变化量。oct即倍频程，2倍的意思，一分钟内相对起始频率，有几个两倍。用下面的关系式表示：

【例】起始频率10Hz，终止频率500Hz，则这个频率范围内有5.64个倍频程。

扫频速度1oct/min的话，即10Hz扫频到500Hz，可以判断出需要时间为5.64分钟。

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