在隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)中,由于振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)處于不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),永遠(yuǎn)不會(huì)精確的重復(fù),對其進(jìn)行一系列的測量,各次記錄都不一樣,所以沒有任何固定的周期。在任何確定的時(shí)刻,其振幅、頻率、相位都不能預(yù)先知道,因此就不可能用簡單的周期函數(shù)和函數(shù)的組合來描述。圖為典型的寬帶隨機(jī)振動(dòng)時(shí)間歷程。
由圖可見,隨機(jī)過程最明顯的特點(diǎn)是非周期性,瞬時(shí)值無法預(yù)測;但并非無規(guī)律可言,而是表現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。因此對隨機(jī)信號(hào)的研究,處理和分析必須用統(tǒng)計(jì)的方法來進(jìn)行。對某一隨機(jī)過程,通常用下列四個(gè)方面的信息來描述它:時(shí)域:有平均值、均方值、均方根值、方差等。幅值域:有概率分布、概率密度等。時(shí)差域:有自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)。 頻率域:有自功率譜密度、互功率譜密謀、頻率響應(yīng)函數(shù)以及相干函數(shù)。
隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)的試驗(yàn)條件(嚴(yán)酷等級)是由試驗(yàn)頻率范圍(Hz)、功率譜密度(g2 /Hz)、功率譜密度的頻譜、總均方根加速度(Grms)、試驗(yàn)時(shí)間四個(gè)參數(shù)組成。
1、試驗(yàn)頻率范圍
頻率范圍是指產(chǎn)品安裝平臺(tái)的振動(dòng)對產(chǎn)品產(chǎn)生有效激勵(lì)的最高頻率和最低頻率之間的頻率。典型的低頻通常是取產(chǎn)品最低共振頻率的一半或其安裝平臺(tái)產(chǎn)生明顯振動(dòng)的最低頻率;典型的高頻是產(chǎn)品最高共振頻率的兩倍或其安裝平臺(tái)產(chǎn)生明顯振動(dòng)的最高頻率,或是可以有效地、機(jī)械地傳遞振動(dòng)的最高頻率。通常認(rèn)為機(jī)械傳遞的振動(dòng)的最高頻率是取2000Hz,盡管實(shí)際上常常會(huì)更低。如果需要2000Hz以上的頻率,通常需要用噪聲來進(jìn)行。
2、功率譜譜密度(g2/Hz)和功率譜譜密度的頻譜
隨機(jī)振動(dòng)是以定義在相關(guān)頻率范圍內(nèi)的PSD功率譜密度(ASD加速度譜密度)及功率譜譜密度的頻譜的形式來表征。功率譜密度(加速度譜密度)是指單位頻率上的能量,功率譜譜密度的頻譜(加速度譜密度的頻譜)是指振動(dòng)能量在整個(gè)頻率范圍內(nèi)的分布。
3、總均方根加速度(Grms)
大家在談到隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)的試驗(yàn)條件(嚴(yán)酷等級)時(shí),通?;蛄?xí)慣會(huì)用總均方根加速度(Grms)來衡量隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)條件的高低或嚴(yán)酷程度,嚴(yán)格來說是不對的,也就是用Grms值來規(guī)定振動(dòng)條件是不對的,因?yàn)榭偩礁铀俣龋℅rms)值是功率譜譜密度的頻譜在全頻段范圍內(nèi)面積的積分,即方均根值,它不包含任何頻率信息。因此Grms值通常用來進(jìn)行試驗(yàn)誤差控制與檢測,以及根據(jù)試驗(yàn)樣品的重量、體積、動(dòng)態(tài)特性來選需多大推力(功率)的振動(dòng)臺(tái)。 從上述的敘述可見,評價(jià)隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)應(yīng)力大小的真正判據(jù)應(yīng)該是“在給定頻率范圍內(nèi)的加速度譜密度高低,即看隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)的加速度譜密度頻譜曲線,而不是看總均方根加速度(GrmsS值)的高低”。對這一點(diǎn),無論是GJB150還是GJB899在給機(jī)載設(shè)備振動(dòng)應(yīng)力時(shí),一般只給出加速度譜密度,從不給出出總均方根加速度(Grms值)。
4、試驗(yàn)時(shí)間
試驗(yàn)時(shí)間就是進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間,通常分為功能(性能)和強(qiáng)度(耐久)二種試驗(yàn)時(shí)間。對空中運(yùn)載工具及空中運(yùn)載工具上使用的設(shè)備,耐久試驗(yàn)的時(shí)間通常為功能試驗(yàn)時(shí)間的1.6倍。