随机振动试验

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1、浅谈随机振动试验孙忠元胜五一厂军代农室，南京.皿以阅2摘要本文从摄动的荃本棍念入笔，介绍了随机振动的统计描述、分贝与倍叔程、功能试脸与斌久试验以及随机斑动均衡控侧的荃本过穆等蕃础知识。在此基础上从试验t位、试脸持续时间、安装与激励三个方面详述了环瑰随机握动试脸条件及其计算。同时对随机撅动试脸中应注盆的几个同皿提出了粉法。类.调浅谈随机振动试脸振动试验是军用设备环境试验项目之一。GJB150.16-86为该项试验的国家军用设备标准。按振动信号类型区分，振动试验又有正弦、随机、正弦加随机等不同的试验方法。近年来，随着对随机振动试验

2、认识的提高和随机振动设备的普及，在型号研制中随机振动试验已成为环境振动试验优先选用的试验方法。本文仅就环境随机振动试验的有关问题做一介绍.供航空军工产品研制人员、军代表及其他相关人员在工作中参考。1签本撅念1.1振动的分类振动按其时域波形的特征可分为确定性振动和非确定性振动。确定性振动是指振动物理盈随时间的变化规律可用确定的数学关系式来表达的一类振动。确定性振动又可分为周期和非周期两类。简谐振动是用期性振动中典型的例子。冲击和瞬态振动是常见的非周期振动形式。非确定性振动是指振动物理量随时间的变化规律无法用确定的数学关系式来表达

3、，而只能用概率论和统计学的方法来描述的一类振动。随机振动属非确定性振动.随机振动的特征是采用在相同试验条件下得到的多个随机振动样本的统计特性来描述的。随机振动按其统计特性又分为平稳和非平稳随机振动两类。当随机振动过程的统计特性不随时间而变化，即可用任一时刻的总体平均特性来确定整个随机过程的特性时，称为平稳随机振动。否则称为非平稳随机振动。平稳随机过程又可分为各态历经和非各态历经过程。当整个平稳随机过程的统计特性与每个样本的统计特性相同时，称其为各态历经过程。对于各态历经的随机过程，只要有一个样本就可反应整个随机过程的特性。国军

4、标中规定实施的随机振动环境条件都是平德随机振动。1.2随机振动的统计描述对于平稳随机振动过程，其统计参数一般可用三种统计方法来描述。即幅值城统计描述、时延坡统计描述和颇率城统计描述。在随机振动试验技术中住往采用猫率城统计描述，即用功率谱密度函数来描述随机信号%(t)在频率域的统计特性。功率谱密度函数是由时延城统计描述中的自相关函数导出的。绷率f在(栩一。)范围时为双边谱函数3(f)，频率f>0时为单边谱函数。(f)。工程上仅计算毯态随机过程的正匆率部分。由于%(t)是一个随机变量，因此用解析的方法求得。(f)较为困难，而试验手

5、段用模拟频诊分析仪测盈一般比较容易。在振动分析中，随机振动信号的G(f)是521宜接通过侧t得到的。其试验理论依据公式如下:G(f}.;*。1、:蕊HTT::(:)。。(1-2-1月}oz一.，目.式中gH(t)表示全信号S(t)在f.B内的孩率分f0功率谱密度的愈义可参见图1,G(f)在机械振动中.能t是与振幅的平方成正比的.因此g'(t)可看作是对振动系统的功或能I的度蚤。G(f)便可视为随机信号%(t)在单位0带内的谐波分f的能f按翔率f分布的度盆。也可将G(f)视为随机信号%(t)在!f-df/2-f+df/2)区间的

6、功率。因此，不管%(t)表示何种物理f，在随机振动理论中，统称G(f.)为功率谱密度函数。功率谱密度(P.S.助的f纲为(m/ez)z/Hz即B'/Hz,按能f在断带内的分布状况，随机振动B(f+pf可分为窄带随机振动、宽带随机振动等。图1功率谱密度概念示愈图能t集中在小于1/3倍孩程的狭窄组带内的随机振动称为卒带随机振动。能t分布的翔带大于等于一个倍且程带宽时，称为宽带随机振动。均方值和均方根值的表达式分别为:A'a厂。(f)df(B')(1-2-2A.+,/A'(B)(卜2一习显然该值反映了孩带内总的振动能t的大小。1.3

7、随机摄动的控制—均衡外部负载系统图2所示是单输入单物出线性振动系统。方框为外部负载系统(功放、振动台、夹具和试件的组合体)，S=(S)为输入谱(驭动谱)s;(s)为输出谱(响应谱)，H(S)为传递函数。假定给外部负载施加的输入参考讲为规定的平直谱队((初始驱动谱)，但由于振动台、夹具及试件传递待性〔主要取决于}H(3){z这图2随机控制系统外部负载示意图一增益因子)的影响，s;(s)发生明显变化，如图3b所示。所以如要获得3;(3)为规定谱型，即试件得到规定谱型，必需对输入到外部负载系统的驱动谱加以修正，以使3>(3)与物入参

8、考谱3a.(s)相一致。这一过程就称为驱动谱的均衡。均衡过程谱形示意图参见图3,P.I9.DSOIIf)i}P.3.D4I}(S)f鱼泣a(.A$怒均衡后吸动讼止均衡后响应讼图3均衡过程谱形示愈图5221.4分贝与倍组程0分贝(dB)分贝(dB)作为同一类物理t相对大小的标度