《振动台加速度幅值均匀度试验分析》
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摘 要 振动试验系统是进行振动试验必不可少的工具,能够确保在实验过程中试验件不会发生失真等情况,从而有效的控制试验进程.同时,这也说明如果振动试验中所使用的振动台缺乏良好的台面加速度均匀度,就很容易引发一系列问题,比如过试验或者欠试验等.在本文中通过对某型振动台加速度均匀度的测试方法进行研究,并对其加速度均匀度的分布规律进行分析,能够为以后的相关试验提供一些参考,使振动试验的精度得到提高.
关键词 振动台;加速度幅值均匀度;振动试验
装备的研制和服役需要经过振动、离心以及高低温等一系列环境试验.特别是在装备的研制过程中为了使装备的可靠性得到有效提高,必须进行各种类型的环境试验,从而使产品潜在的缺陷充分暴露出来,这样才能够对装备的设计质量和制造质量进行有效的检验.在装备的服役过程中,导致其出现故障的主要原因之一就是由者振动引起的失效破坏,而振动试验也是环境试验中的重要一环,对装备的研制起着非常重要的作用.
1振动台加速度幅值均匀度试验
在进行振动试验时必须要使用到相应的振动试验系统,而振动试验系统的质量直接决定着试验效果,质量较高的振动试验系统在对样品进行试验时可以确保样品不失真,使试验处于可以有效控制的范围内,从而使试验目的更好地达到.而加速度均匀度则是振动试验系统的重要指标之一,在评价振动试验系统时,该指标的好坏可以在很大程度上反映出振动试验系统质量的好坏.
本试验以G 948-1999《数字式电动振动台检定规程》等相关方面的制度规定作为主要的检验依据,根据要求首先将振动台空载,并设置相应的振动量级,在振动台的台面中心和直径不同的安装螺孔分布圆周上安装5支加速度计,之后根据试验系统实际的工作频率范围,在该范围之内依据倍频程选取相应的频率值（最少10个或者以上）,最后对台面上各个位置的加速度幅值进行测量.具体的计算公式为,其中台面加速度幅值均匀度用NA表示;在同一次测量过程中台面中心点的加速度幅值用A表示;在同一次测量过程中台面上各个安装点的加速度幅值与台面中心点的加速度幅值最大偏差的绝对值用表示.在本次试验选取了5、10、20、40等1000、1500、2000Hz共11个频率值,之后根据相关规程上的规定和要求开展试验工作,这样各个传感器位置处在不同频率下的加速度幅值就可以全部测量出来,之后根据以上列出的公式就可以将台面的加速度幅值均匀度计算出来,表1为本次试验的结果[1].
由此可以看出,当试验系统处于一个比较低的工作频率时,尤其是在1000Hz以下时,均具有良好的台面加速度均匀度;但是,将频率调高至2000Hz,使试验系统处于一个较高的工作频率时,台面加速度均匀度大幅提高,高达26.01%.不过试验所采用的400毫米以下的小台面振动台,根据相关方面的规定该振动台在2000Hz时的加速度均匀度符合相关方面的要求.
为了对以上试验结果进行验证,安排该振动台继续进行扫频振动试验,在试验中设定其工作频率的范围为5～2000Hz,与此同时将其扫频速率设置在1oct/min以下.试验条件主要包括两个方面：一是将加速度控制在2g;二是使用正弦扫描信号作为输出控制.图1为5支加速度计的加速度曲线.由该图可知,台面上各点高频部分的加速度均匀度幅值存在明显的分布不均.而当试验系统处于较低的工作频率时,例如工作频率低于1000Hz时,台面加速度均匀度只会出现比较微小的偏差,基本上不会对试验造成较大的影响;当试验系统处于较高的工作频率时,也就是超过1000Hz时,尤其是试验系统的工作频率与其自身的共振频率比较接近的时候,会出现比较大的加速度均匀度偏差.如果我们放大图1中的高频部分,就可以得到如图2所示的图像.通过图2,我们可以对加速度均匀度的差异进行更加清晰的观察和了解[2].
2结束语
在本次试验研究中,所选用的小台面振动台上的五个测量点的加速度幅值存在一定的差异,当振动台处于1000Hz以下较低的工作频率时,只表现出比较微小的差异,加速度均匀度的最大值只有3.97%;而当振动台处于1000Hz以上较高的工作频率时,尤其是试验系统的工作频率与其自身的共振频率比较接近的时候,台面上各点的加速度均匀度差异就会非常明显.
表1中所測得的台面加速度均匀度采用的测算方法是比较常用的定加速度和定额的方式,其中该台面处于2000Hz工作频率时,其加速度均匀度幅值最大,达到了26.01%.之后又通过相应的正弦扫频试验（加速度控制在2g）,对定加速度和定频的试验结果进行了验证.其中图1表示正弦扫频试验的结果,通过放大图1的高频部分可以得到图2,即 5个通道各点加速度高频部分放大图,通过观察该图我们可以更加明显地看到：当振动台处于较高的工作频率时,其台面加速度均匀度的实际情况[3].
与此同时,通过观察图2我们还可以发现,距离台面中心越远的地方,越是缺乏良好地加速度均匀度,因此在进行试验的过程中要尽量在台面中心安装试件,与此同时不能为了贪图方便而在台面边缘处安放控制点,正确的做法是在振动台与试件的连接处布置相应的控制点,并且控制策略应该采用.平均控制,只有这样才能够将试件所处的真实环境最大程度的模拟出来.从相关理论上来说,如果进一步加大台面尺寸,将会导致台面加速度幅值均匀度出现更大、更加明显的差异,其中尺寸比较大的水平滑台更是如此,如果振动试验选择使用水平滑台,那么要对水平滑台台面的加速度均匀度存在的差异进行充分的考虑,从而防止产生过试验或欠试验,不过这个方面在未来还需要进一步研究.
参考文献
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[3] 彭加强,钟小春,王奇,等. 盾构隧道穿越液化地基上浮振动台试验分析[J]. 隧道建设：中英文,2018,38（A2）：60-67.
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振动台和加速度引用文献:
[1] 振动台和加速度毕业论文模板范文 振动台和加速度方面有关硕士论文开题报告范文10000字
[2] 振动台和伺服控制器硕士毕业论文范文 振动台和伺服控制器毕业论文开题报告范文2500字
[3] 新颖的台港文学论文选题 台港文学论文题目选什么比较好
