电子产品随机振动试验控制点布置方法研究

电子产品随机振动试验控制点布置方法

研究

摘要：某电子产品随机振动试验过程中出现了“过试验”、“欠试验”现象，通过设置

监测点，研究形成了试验控制点的布置方法，解决了试验控制超差问题，通过验证该方法具

有一定实用性与推广价值。

关键词：随机振动；控制点布置；过试验；欠试验

1.引言

振动试验是检验产品结构性能的环境试验项目之一，许多真实的振动环境是随机的。尤

其是电子产品，它们在生产、运输和使用过程中会经历多种类型、多个量级的振动载荷的作用，这些振动载荷绝大多数都可以归结为随机振动载荷，因此随机振动试验被广泛应用于电

子设备的筛选、验收和交付试验中。目前电子产品随机振动试验执行的试验标准有

GJB150.16A-2009《军用设备环境试验方法》第16部分：振动试验和RTCA/DO-160G《机载设

备环境条件和试验程序》等2项标准。GJB150.16A-2009规定“在试件/夹具/振动台连接处

或附近安装足够数量的传感器，测量试件/夹具界面的振动数据，根据控制方案的要求控制

振动台并测量其他需要的数据。把控制传感器安装在尽量靠近试件/夹具的界面处”。而对

控制点布置方法没有具体说明,导致实际操作时控制点布置不唯一，出现“过试验”、“欠

试验”现象。

2.工作原理

电动振动试验台工作原理如图1，振动控制仪中输入试验条件，产生振动波形的驱动信号，功放将信号放大，振动台内部动圈按照试验条件动作。安装在振动台上的加速度传感器

拾取加速度信号，通过前置功放将信号放大，即控制仪得到加速度反馈信号，进行闭环控制。振动台内部产生的热量通过冷却系统进行处理。

图1 电动振动试验台工作原理图

3.问题描述及分析

3.1问题描述

某电子产品在进行随机振动试验时，监测点的响应值频繁超差，不能满足试验要求。试验条件见表1。

表1随机振动试验条件

以往的随机振动试验，试验操作人员根据控制点选取的基本原则采取多点平均控制方式选取2-3个控制点进行试验，均能够达到试验控制稳定。此次试验，试验操作人员为避免试件“过试验”或“欠试验”，在试件设置了3个监测点，以监测试验样品的响应值。因产品试验件结构复杂，试验采取多点平均控制方式，试验操作人员通过选取2种不同控制点方案进行，试验均失败。试验结果：振动试验的量值不能如实地反映试验所需要的量级，监测点的响应值Grms与理论要求值Grms相差很大，导致“过试验”或“欠试验”的现象。

3.2原因分析

经过对试验现象及数据进行分析，造成“过试验”或“欠试验”现象的原因可能有3个

方面：

1）监测点加速度传感器接头处松动，导致试验中松动处针头有碰撞，监测点信号出现

超差。

2）试件与夹具安装不牢固，监测点加速度传感器安装于试件上，监测信号出现超差。

3）控制点选取不合适，试件上未产生所需要的振动量值，出现“过试验”、“欠试验”现象。

通过对产生的原因一一排查，监测点加速度传感器完好，且安装牢固，试件与夹具连接

螺栓紧固。故将故障原因定位在控制点选取不合适上。用多点平均控制方式进行试验时，控

制点选择直接影响试验结果，为了在试件上产生所需要的振动量值，合理布置控制点是非常

必要的。

4.解决措施

针对试验中存在问题，结合控制点选取原则，通过预试验对控制点选取方法进行优化。

1）试验前，试验操作人员依据控制点选取基本原则，确定4种控制点布置方案及3个

监测点。控制点布置方案见表2。

表2 控制点布置方案

2）在不同控制点布置方案下进行预试验，记录监测点响应值的总均方根值。见表3。

3）通过比较各个控制点布置方案下，各个监测点响应的总均方根值Grms与理论试验要求值Grms之间的差距。两者差距越小，说明控制点布置方案越好。

表3 监测点响应值Grms与理论试验要求值Grms之间对比

由表3可知，方案3监测点响应值Grms与理论试验要求值Grms之间差距最小，故选方案3进行正式试验。用方案3进行正式试验时，整个试验过程中，试验控制稳定，符合试验技术条件要求。

5.试验方法总结

通过解决某电子产品随机振动试验过程中出现了“过试验”、“欠试验”现象，形成了试验控制点的设置方法，控制点布置方案的步骤如下所述：

1）确定试验件要素。在试验正式开始前，所需确定的试验件要素有试件的尺寸大小、试件的组成结构、试件质量、试验量值、试验方向等关键要素；

2）确定夹具要素。夹具固定试件，将台体激励传递给试件，是试验一重要构成要素，

需要确定夹具质量、结构、同试件的连接形式，必要时还需进一步确定夹具的动态特性；

3）依据试件、夹具所确定的要素，从既往的试验中寻找同此次试件、夹具等要素相拟

合的成功案例；

4）套用相拟合的成功案例中控制点的布置方法，也可结合实际对布置方案做细微调整，进行初步验证；

5）分析试验中激励响应是否满足试验要求，若满足则采用所确定的控制点布置方案进

行试验。若不满足要求，则舍弃所套用的方案，重新确定多种可能的布置点方案；

6）依次对所确定的若干控制点布置方案进行预试验，并采集试件上若干监测点的响应

数据；

7）观察控制效果，选取控制效果最好，且监测点的响应数据同要求值最接近的方案，

确定为最终控制方案。

6.结束语

GJB150.16A与RTCA/DO-160G两项试验标准仅提出随机振动试验要求，无具体操作方法。采用预试的方法设置最优控制点，能够较好地解决电子产品随机振动试验过程中“过试验”

和“欠试验”问题，其方法与经验可推广至其它产品振动试验中。

参考文献：

[1]GJB150.16A-2009.军用设备环境试验方法[S].

[2]RTCA/DO-160G.机载设备环境条件和试验程序[S].

[3]马红卫.随机振动试验中确定控制点布置方案的方法[J].电子产品可靠性与环境试验，2015年，33期：26页-30页

振动试验基本知识

专业知识 1、振动试验基本知识 1.1 振动试验方法 试验方法包括试验目的，一般说明、试验要求、严酷等级及试验程序等几个主要部分。为了完成试验程序中规定的试验，在振动试验方法中又规定了“正弦振动试验”和“随机振动试验”两种型式的试验方法。 正弦振动试验 正弦振动试验控制的参数主要是两个，即频率和幅值。依照频率变和不变分为定频和扫频两种。 定频试验主要用于： a）耐共振频率处理：在产品振动频响检查时发现的明显共振频率点上，施加规定振动参数振幅的振动，以考核产品耐共振振动的能力。 b）耐予定频率处理：在已知产品使用环境条件振动频率时，可采用耐予定频率的振动试验，其目的还是为考核产品在予定危险频率下承受振动的能力。 扫频试验主要用于： ●产品振动频响的检查（即最初共振检查）：确定共振点及工作的稳定性，找出产品共振频率，以做耐振处理。 ●耐扫频处理：当产品在使用频率围无共振点时，或有数个不明显的谐振点，必须进行耐扫频处理，扫频处理方式在低频段采用定位移幅值，高频段采用定加速度幅值的对数连续扫描，其交越频率一般在55-72Hz，扫频速率一般按每分钟一个倍频进行。 ●最后共振检查：以产品振动频响检查相同的方法检查产品经耐振处理后，各共振点 有无改变，以确定产品通过耐振处理后的可靠程度。 随机振动试验 随机振动试验按实际环境要求有以下几种类型：宽带随机振动试验、窄带随机振动试验、宽带随机加上一个或数个正弦信号、宽带随机加上一个或数个窄带随机。前两种是随机试验，后两种是混合型也可以归入随机试验。 电动振动台的工作原理是基于载流导体在磁场中受到电磁力作用的安培定律。 1.2 机械环境试验方法标准 电工电子产品环境试验国家标准汇编（第二版）2001年4月 汇编中汇集了截止目前我国正式发布实施的环境试验方面的国家标准72项，其中有近50项不同程度地采用IEC标准，容包括：总则、名词术语、各种试验方法、试验导则及环境参数测量方法标准。 其中常用的机械环境试验方法标准： （1）GB/T 2423.5-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法 试验Ea和导则：冲击 （2）GB/T 2423.6-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法 试验Eb和导则：碰撞 （3）GB/T 2423.7-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法 试验Ec和导则：倾跌与翻倒（主要用于设备型产品） （4）GB/T 2423.8-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法 试验Ed和导则：自由跌落 （5）GB/T 2423.10-1995 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法 试验Fc和导则：振动（正弦） （6）GB/T 2423.11-1997 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法 试验Fd：宽频带随机振动——一般要求 （7）GB/T 2423.12-1997 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法 试验Fda：宽频带随机振动——高再现性

电子产品随机振动试验控制点布置方法研究

电子产品随机振动试验控制点布置方法 研究 摘要：某电子产品随机振动试验过程中出现了“过试验”、“欠试验”现象，通过设置 监测点，研究形成了试验控制点的布置方法，解决了试验控制超差问题，通过验证该方法具 有一定实用性与推广价值。 关键词：随机振动；控制点布置；过试验；欠试验 1.引言 振动试验是检验产品结构性能的环境试验项目之一，许多真实的振动环境是随机的。尤 其是电子产品，它们在生产、运输和使用过程中会经历多种类型、多个量级的振动载荷的作用，这些振动载荷绝大多数都可以归结为随机振动载荷，因此随机振动试验被广泛应用于电 子设备的筛选、验收和交付试验中。目前电子产品随机振动试验执行的试验标准有 GJB150.16A-2009《军用设备环境试验方法》第16部分：振动试验和RTCA/DO-160G《机载设 备环境条件和试验程序》等2项标准。GJB150.16A-2009规定“在试件/夹具/振动台连接处 或附近安装足够数量的传感器，测量试件/夹具界面的振动数据，根据控制方案的要求控制 振动台并测量其他需要的数据。把控制传感器安装在尽量靠近试件/夹具的界面处”。而对 控制点布置方法没有具体说明,导致实际操作时控制点布置不唯一，出现“过试验”、“欠 试验”现象。 2.工作原理 电动振动试验台工作原理如图1，振动控制仪中输入试验条件，产生振动波形的驱动信号，功放将信号放大，振动台内部动圈按照试验条件动作。安装在振动台上的加速度传感器 拾取加速度信号，通过前置功放将信号放大，即控制仪得到加速度反馈信号，进行闭环控制。振动台内部产生的热量通过冷却系统进行处理。

图1 电动振动试验台工作原理图 3.问题描述及分析 3.1问题描述 某电子产品在进行随机振动试验时，监测点的响应值频繁超差，不能满足试验要求。试验条件见表1。 表1随机振动试验条件 以往的随机振动试验，试验操作人员根据控制点选取的基本原则采取多点平均控制方式选取2-3个控制点进行试验，均能够达到试验控制稳定。此次试验，试验操作人员为避免试件“过试验”或“欠试验”，在试件设置了3个监测点，以监测试验样品的响应值。因产品试验件结构复杂，试验采取多点平均控制方式，试验操作人员通过选取2种不同控制点方案进行，试验均失败。试验结果：振动试验的量值不能如实地反映试验所需要的量级，监测点的响应值Grms与理论要求值Grms相差很大，导致“过试验”或“欠试验”的现象。

第13章 随机振动试验

第13章随机振动试验 13.1 试验目的、影响机理、失效模式 产品在运输和实际使用中所遇到的振动，绝大多数就是随机性质的振动（而不是正弦振动）。例如，宇航器和导弹在发射和助推阶段的振动；火箭发动机的噪声和气动噪声使结构产生的振动；飞机（特别是高速飞机）的大功率喷气发动机的振动；飞机噪声使飞机结构产生的振动和大气湍流使机翼产生振动；飞机着陆和滑行时的振动；车辆在不平坦的道路上行驶时产生的振动；多变的海浪使船舶产生的振动等等都属于随机性质的振动。因此，随机振动试验才能更真实反映产品的耐振性能。 随机振动和正弦振动相比，随机振动的频率域宽，而且有一个连续的频谱，它能同时在所有频率上对产品进行激励，各种频率的相互作用远比用正弦振动仅对某些频率或连续扫频模拟上述振动的影响更严酷更真实和更有效。另外，用随机振动来研究产品的动态特性和结构的传递函数比用正弦振动的方法更为简单和优越。 随机振动和正弦振动一样能造成导线摩擦、紧固件松动、活动件卡死，从而破坏产品的连接、安装和固定。当随机振动激励造成的应力过大时，会使结构产生裂纹和断裂，特别在严重的共振状态下更为显著。长时间的随机振动，由于交变应力所产生的累积损伤，会使结构产生疲劳破坏。随机振动还会导致触点接触不良、带电元件相互接触或短路、焊点脱开、导线断裂以及产生强电噪声等。从而破坏产品的正常工作，使产品性能下降、失灵甚至失效。 为了能在试验室内模拟产品在现场所经受到的实际随机振动及其影响，工程技术人员为此付出了许多的努力。早在六十年代，国际上对随机振动的研究就十分活跃。不仅在理论上有了重大突破，而且有了较完善的试验方法和试验设备。1962年美国军标810中首先规定了随机振动试验方法。1964年英国国防部标准07-55中也提出了随机振动试验。1973年IEC公布了四个具有不同再现性宽带模拟式随机振动试验方法，到上世纪90年代又公布了数字式随机振动试验方法。目前国内的随机振动试验已很普及，随机振动试验设备，特别是一般用途的随机振动控制仪价格也不高。 13.2 随机振动的描述 在随机振动试验中，由于振动的质点处于不规则的运动状态，永远不会精确的重复，对其进行一系列的测量，各次记录都不一样，所以没有任何固定的周期。在任何确定的时刻，其振幅、频率、相位都不能预先知道，因此就不可能用简单的周期函数和函数的组合来描述。图13-1为典型的宽带随机振动时间历程。 图13-1 典型的宽带随机振动时间历程

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某电子公司产品振动试验规范 某电子公司产品振动试验规范 为保证某电子公司的产品质量，减少发生故障的可能性，在产品设计阶段进行振动试验是非常必要的。因此，本文档将对某电子公司的产品振动试验规范进行详细说明。 一、试验设备 试验设备包括振动试验台、数据采集仪、计算机等。其中，振动试验台应能满足试验需求，并具有以下要求： 1.振动平台承载能力大于加振动试样重量。 2.试验设备要能准确测量试样运动的振动、加速度、位移、速度等参数，并对数据进行处理和分析。 3.试验设备要能够根据试样不同的使用环境、工作方式和 使用年限等因素进行科学合理的调整和控制。 二、试验方法 1.试验方法要根据试样的特点，采用适当的试验方法，可 分为正弦振动试验和随机振动试验。 2.试验频率和振动幅值的确定要充分考虑试样的使用环境，并参考相关国际和国家标准的规定。试验时应在试样的合理运行范围内进行，严禁超负荷试验和高于产品规格书所规定的振动试验值进行试验。

3.正弦加速度试验中，要求试样在不同振幅下恒幅正弦波振动，试验频率在20Hz~2000Hz范围内，振幅不大于规定的试验值。 4.正弦位移试验中，要求试样在不同振幅下位移正弦波振动，试验频率在20Hz~2000Hz范围内，振幅不大于规定的试验值。 5.随机振动试验中，要求试样在合理的随机振动环境下检验其可靠性，试验频率范围在0Hz~2000Hz之间。 三、试验指标和要求 1.试验指标要根据试样的特点和使用环境进行科学合理的选择，包括振动应力、加速度、位移、速度等参数。 2.试验时，需要记录试验指标和各测量参数的变化情况，并对数据进行分析，确定试样的振动耐受度和可靠性。 3.试验的结果应具有代表性，真实反映试样的实际使用性能，并向产品设计和生产提供有效的参考和依据。 四、试验报告 1.试验报告应包括试样的基本信息、试验环境的条件和试验方法的具体描述等内容。 2.试验报告应包括试验数据、分析结果和结论，对试样的可靠性、振动耐受度和使用寿命等进行评估和分析。 3.试验报告应得到产品设计和生产部门的审阅和认可，并作为后期产品改进和维护的重要依据。

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国内外振动台与振动试验的研究现状 1.国内外振动台与振动试验的研究现状 1.1国内外振动台研究现状 一、各类振动台的优缺点 用于振动试验的振动台系统从其激振方式上可分为三类:机械式振动台、电液式振动台和电动式振动台。从振动台的激振方向，即工作台面的运动轨迹来分，可分为单向(单自由度)和多向(多自由度)振动台系统。从振动台的功能来分，可分为单一的正弦振动试验台和可以完成正弦、随机、正弦加随机等振动试验和冲击试验的振动台系统。 1.机械式振动台 机械式振动台可分为不平衡重块式和凸轮式两类。不平衡重块式是以不平衡重块旋转时产生的离心力来激振振动台台面，激振力与不平衡力矩和转速的平方成正比。这种振动台可以产生正弦振动，其结构简单，成本低、但只能在约50Hz~100Hz的频率范围工作，最大位移为6mm峰一峰值，最大加速度约10g，不能进行随机振动。 凸轮式振动台运动部分的位移取决于凸轮的偏心量和曲轴的臂长，激振力随运动部分的质量而变化。这种振动台在低领域内，激振力大时，可以实现很大的位移(如100mm)。但这种振动台工作频率仅限于低频，上限额率为20Hz左右。最大加速度为3g左右，加速度波形失真很大。 对于所应用的机械式振动试验台具有几个共同的优点:结构简单、容易安装、造价较低、运用及维修简单可以、可以进行较长时间的试验。但也有共同的缺点:试验范围小、波形失真度大、不能采用反馈控制、很难实现随机振动及几个机械式振动台同步运行。 2.电液式振动台 电液式振动台的工作方式是用小的电动振动台驱动可控制的伺服阀，通过油压使传动装置产生振动。在实际应用中主要有力马达滑阀式电液振动台和喷嘴一挡板式电液振动台。这类振动台的主要优点是:能产生很大的激振力和位移(如激振力可以达104N，位移可达2.5m)、

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随机振动试验原理及标准

随机振动试验原理及标准 随机振动试验是一种模拟产品在实际使用中可能遇到的振动环境的试验方法。通过将产品暴露在随机振动环境中，评估产品结构的稳定性和性能的可靠性。这种试验方法常用于产品质量检测、设备耐久性测试等场合。本文将详细介绍随机振动试验的原理及标准。 一、随机振动试验原理 1.随机振动的定义 随机振动是指一种不规则、无规律的振动，其振幅、频率和相位都是随机的。这种振动通常是由多个不同频率和幅值的振动同时作用在产品上，形成的一种复杂的振动环境。 2.随机振动试验的目的 随机振动试验的目的是为了模拟产品在实际使用中可能遇到的振动环境，以评估产品的结构稳定性和性能可靠性。通过将产品暴露在随机振动环境中，检测产品是否会发生结构损伤、性能下降或者失效等情况，从而改进产品设计或生产工艺，提高产品的质量和耐久性。 3.随机振动试验的原理 随机振动试验是通过将产品固定在振动台上，利用振动台产生规定的振动环境来实现的。振动台可以模拟垂直和水平两个方向的振动，以模拟实际使用中可能遇到的振动情况。振动的参数（如振幅、频率、相位等）可以根据需要进行调整。

在随机振动试验中，振动的输入是随机的，因此不能用简单的数学表达式来描述。但是，可以通过概率分布函数来表示振动的统计特性。常用的概率分布函数有高斯分布、泊松分布、均匀分布等。其中，高斯分布由于其统计特性与实际振动环境较为接近，因此在随机振动试验中应用较为广泛。 4.随机振动试验的流程 随机振动试验的流程一般包括以下几个步骤： （1）确定试验条件：根据产品实际使用环境和性能要求，确定试验的振幅范围、频率范围、振动时间等条件。 （2）选择合适的概率分布函数：根据实际振动环境的统计特性，选择合适的概率分布函数来描述振动的随机性。 （3）设置振动台参数：根据试验条件和概率分布函数，设置振动台的振幅、频率、相位等参数。 （4）固定产品：将待测试的产品固定在振动台上，确保产品与振动台接触良好，不影响振动传递。 （5）开始试验：启动振动台，使产品暴露在随机振动环境中，记录产品的响应数据。 （6）数据分析：对记录的数据进行分析，评估产品的结构稳定性和性能可靠性。 （7）结果评价：根据数据分析结果，对产品进行综合评价，提出改进意见或建议。 二、随机振动试验标准

振动试验机随机振动试验的操作方法

振动试验机随机振动试验的操作方法 做振动试验的好处 1、设计时，可分析破坏点、易不良点 2、质量时，可分析每一批产品所产生的不同点和不良点 3、生产时，可完全一边振动一边测量，使产品不良率早发现。 4、耐久测量，让产品耐久使用、使不耐久的组件提早改进，公司品牌口碑即会更好。 振动试验机的操作方法： 1、试验前后的准备工作见4.1～4.8节。 2、将滤波器转换开关选至适当的频率范围。 3、运行RANVIB.EXE,出现主窗口。 4、新试验项目可以单击“参数设置”，选“宽带随机”,“宽带加窄带”或“宽带加正弦”。 如果选择“宽带随机”，将会出现下列参数： 本系统对宽带谱线数的设置更灵活, 原理上可以在100--800内任意设置。虽然缺省值为400线，您也可以根据最低和最高试验频率进行设置, 使频率分辨率为整数, 最低频率也最好为频率分辩率的整数倍，如最低频率10Hz,最高频率500Hz,可设谱线数为250,则频率分辩率为2.00Hz。由于试验均衡速度与频率分辩率成反比，所以低频和试验时间很短的试验，比如不到1分钟，宜选较小的谱线数，否则试验均衡速度将会太慢。 真/伪随机，通常选真随机。但在时间很短的试验中，可选伪随机，以加快均衡速度。 削波系数小，可避免过大的加速度峰值, 保护振动台, 但会引起附加噪声。在进行系统动态范围测试时, 应选用较大值。显示的非零初始值为缺省值。其它各参数设置的意义比较明显，不多解释。 上述问题回答完, 系统会对上述数据进行越界检测, 如有错误将报警并自动跳到该数据位置, 便于您及时修改。按“下一步”，开始其它参数设置。 设置振级-时间表，推荐用3dB增量。 宽带谱设置,每段输入三个数: 下一频率,谱1,谱2, 谱2=0 表示谱1 为斜率(dB/oct)。 如果选“宽带加窄带”，则要输入窄带谱段数，每段输入三个数:频率1,频率2,谱(g^2/Hz)。 如果选“宽带加正弦”，则要输入正弦谱段数，每段输入两个数：频率，加速度。 当窄带或正弦部分需要扫频时，需输入扫频参数: (窄带/正弦)扫频带宽 ( 0-20 )% 扫频时间 ( 回到原点,秒 ) 扫频次数 起始扫频方向 (1 上,-1 下) 当有越界错误, 也会报警并跳回该处请您修改。 谱设置完, 系统计算并显示结果: DF=#.##Hz RMS(g)= #.##g RMS(v)= #.##v RMSA= #.##mm DF为频率分辨率, RMS(v)值不宜太大或太小，太大易产生过份地削波，太小则增大A/D 编码误差，当出现这两种情况时，系统将提出警告信息，您可以重新设置控制通道灵敏度。还将显示参考谱图，横坐标为频率对数坐标, 纵坐标为谱密度值,根据谱图可再次核对您的设置。 5、当需要显示或修改参数时,选“参数设置”中的“参数修改”，屏幕将显示各参数，并可作修改。 6、选“项目”中的“另存为”可将新设置的参数存盘，输入存盘的文件名(请勿写扩展

随机振动试验研究

随机振动试验研究 摘要：随机振动试验中存在许多“失控”现象，随机振动控制理论通常把试验“失控”的原因归于：（1）共振激励太大，超出了控制仪的动态范围；（2）台面、工装、试验件三者产生共振，造成试验中过大的冲击。本文主要针对随机振动试验中的“失控”现象，从工装角度分析其现象形成的原因，并提出解决问题的方法。 关键词：随机振动试验失控现象工装 振动试验是军用设备环境试验项目之一，是产品可靠性试验的重要组成部分。振动试验是在实验室条件下产生一个人工可控的振动环境，该环境模拟产品生命周期内的使用振动环境，使产品经受与实际使用过程的振动环境相同或相似的振动激励作用，考核产品在预期使用过程的振动环境作用下，能否达到设计所规定的各项技术要求，同时也是考核产品结构强度和可靠性的一个主要试验方法。 1、基本概念 1.1 随机振动的定义 严格来说一切振动都是随机的，当随机因素可以忽略时，可看做是确定性振动，这时，可以用简单函数或这些函数的组合来描述。另一种不能用确定函数而只能用概率和统计方法描述振动规律的运动称为随机振动。 1.2 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。 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，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。 2、随机振动试验中的失控现象及解决方法 2.1 随机振动设备组成及功用 在试验室振动试验中，试件一般通过适当的试验工装安装在振动台，试验工装与振动台的组合用于模拟预期使用过程中平台产生的振动环境，如图1所示。大多数情况下，振动使用条件所对应的振动控制点选择在试件与试验工装的连接界面上，其代表了预期使用过程中平台对装备的振动环境激励。在理想状态情况下，即试件相对与振动台和试验工装可以近似作为刚体处理，如果在试件与试验工装连接界面的振动响应将与预期使用过程一致，可以认为试件经受了符合预期使用过程的振动环境考核。 图1 当试件的尺寸和重量较大，或固有频率较低时，由于试件与振动台、试验工装的动力耦合作用，试验时振动环境的模拟结果往往偏离理想的试验条件。这样即使在试件与试验工装连接界面的振动控制点达到了规定的振动加速度试验条件，试件上的振动响应也会与预期使用过程中装备上的振动响应不一致，从而导致试件的过试验或欠试验。因此，在实验室振动环境试验中，需要采取适当的控制方法，以改善试件的过试验或欠试验，使得试验结果更接近预期试验情况。 2.2 失控现象及其解决途径 在复杂结构的高频振动试验中，测试系统的各部分连接一定要牢靠，否则因

环境振动试验传感器布置优化方法研究

环境振动试验传感器布置优化方法研究 李奇志;陈国平;房凯 【摘要】In order to obtain the optimal acceleration sensor Placing location, according to the electric vibration table multipoint control principle and the characteristics of a fixture transfer function, a sensor placement optimization calculation model was established. A fixture was taken as an example to establish its finite element model, NASTRAN software was used to get its transfer function. Then an optimal sensor placing location was obtained according to the optimization model previously mentioned. Finally, the response of the connection place between the fixture and a test sample was measured with the fixture vibration test. The test results indicated that the mean square deviation of the response acceleration obtained with the optimization method is significantly smaller than that with the traditional method. It was proved that the proposed optimization method is practical and feasible, and it can provide a theoretical and practical guidance for sensor placement and fixture design in environmental vibration tests.%为了快速获得最优的加速度传感器布置位置,依据电动振动台多点控制原理和夹具传递函数特性,建立了传感器布置优化计算模型.以一夹具为实例建立有限元模型,利用Nastran软件求出传递函数,然后,根据所建优化模型获得传感器最优布置位置,最后,通过夹具振动试验测试夹具与试品连接部位处的响应.测试结果表明优化方法所得的响应加速度均方偏离度明显小于传统方法,证明了该优化方法是实用和可行的,并能为环境振动试验中的传感器布置和夹具设计提供实践与理论指导.

航天器电子产品抗随机振动环境设计方法研究

航天器电子产品抗随机振动环境设计方法研究 刘晨;刘天雄;姜万杰;范燕平 【摘要】航天器电子产品在航天器发射过程中经历恶劣、复杂的随机振动环境,可能会引起电子产品失效.根据电子产品内部印制电路板(PCB)随机振动原理和特点,文章研究梳理了航天器电子产品随机振动失效模式及抗随机振动设计的5条一般原则,总结出航天器电子产品进行抗随机振动能力分析评估的两种方法和风险判据,利用有限元仿真分析证明了上述分析方法和判据正确可行.针对失效模式,从两个方面提出了5种降低产品随机振动动力学响应的可行方案,通过计算仿真及试验表明:产品内部PCB位移响应和变形极限大幅降低,减振方案有效.以上分析方法、判据及减振方案,可以作为同类电子产品抗随机振动能力评估的参考,为随机振动失效问题提供解决的思路和途径. 【期刊名称】《航天器工程》 【年(卷),期】2016(025)003 【总页数】8页(P80-87) 【关键词】航天器电子产品;随机振动;分析方法;抗力学环境设计;减振方案 【作者】刘晨;刘天雄;姜万杰;范燕平 【作者单位】北京空间飞行器总体设计部,北京 100094;北京空间飞行器总体设计部,北京 100094;北京空间飞行器总体设计部,北京 100094;北京空间飞行器总体设计部,北京 100094 【正文语种】中文

【中图分类】V476.3 航天器在发射过程中必须经历运载火箭起飞引起的声环境和运载器发动机工作时燃烧不稳定引起的振动环境激励，此类声环境呈现一定的随机性，频带很宽，其能量通常集中在50～10 000 Hz［1］。随机振动环境引起产品内部印制电路板组件（PCBA）产生剧烈的动力学响应，由此产生的变形和应力可导致模块或电子器件失效、线路短路或断路、焊点松动、开裂等问题，对航天器电子产品的稳定性和可靠性影响较大。根据美国空军航空电子系统完整性项目（Avionics Integrity Program）的统计数据，振动环境因素所引起的电子产品失效所占比重已经接近30%［2-3］。 目前，国内航天器电子产品开展的抗随机振动环境设计存在两方面薄弱环节:①缺乏系统层面的统筹考虑，如产品安装源头减振、机箱内部PCBA结构优化、多块PCB基板布局及集成模块（如电源模块及其他功能模块）布局等；②缺少内部细节的计算仿真，如PCBA动力学响应、元器件引脚的焊接应力、元器件在PCBA 的布局位置和安装方式的优化等。如果产品未通过力学环境试验考核，则产品需要重新设计并再次开展试验验证，造成时间和成本的巨大浪费。 针对上述问题，本文对电子产品抗随机振动环境设计工作进行了系统的研究，根据随机振动环境特点，梳理出航天器电子产品典型失效模式，给出2种可行的、可量化的电子产品PCBA动力学响应分析方法和失效风险判据。工程实例仿真分析和试验数据表明:方法和判据正确，可提高产品设计人员抗随机振动设计能力；此外，从2个方面探讨了5种针对产品内部动力学响应过大问题的减振方案，试验表明上述方案可行、有效，可为解决类似问题提供思路和途径。 2.1 常见失效模式 航天器电子产品随机振动环境下常见失效模式如下: （1）产品机箱结构、PCBA结构设计不合理，使PCBA与箱体频率耦合，PCBA