4.4 特殊試驗(yàn)介紹2

TWR、sinebeat、sineburst、非高斯隨機(jī)試驗(yàn)。

再介紹幾種特殊試驗(yàn)的條件內(nèi)容。

時(shí)域模擬試驗(yàn)（路譜再現(xiàn)（TWR，timewave replication）試驗(yàn)）

在試驗(yàn)室中再現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)?？梢允请S機(jī)或者正弦振動(dòng)數(shù)據(jù)波形。比如使用路面或者飛行記錄的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以模擬最真實(shí)的振動(dòng)環(huán)境，確保高品質(zhì)的試驗(yàn)結(jié)果。

一般用于驗(yàn)證試驗(yàn)，設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)確實(shí)存在著一些缺點(diǎn)。波形再現(xiàn)只會(huì)產(chǎn)生給定的數(shù)據(jù)振動(dòng)，缺乏隨機(jī)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)變化?？梢哉J(rèn)為隨機(jī)數(shù)據(jù)是真實(shí)世界多樣性的代表，隨機(jī)試驗(yàn)可以比這種試驗(yàn)需要更少的時(shí)間。但時(shí)域模擬試驗(yàn)提供了從現(xiàn)場(chǎng)采集振動(dòng)數(shù)據(jù)到在單個(gè)或多個(gè)振動(dòng)臺(tái)上再現(xiàn)的所有功能。

同樣，通過(guò)數(shù)據(jù)編輯（單位和采樣頻率指定、過(guò)濾處理、首尾數(shù)據(jù)處理、頻率變換、數(shù)值間演算、數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)變更、補(bǔ)償波附加等過(guò)程）后得到可以在電動(dòng)式振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)的波形。

試驗(yàn)1：某試驗(yàn)中進(jìn)行的波形。

拍波試驗(yàn)（sine beat）

主要用于耐震或抗震試驗(yàn)，特別是構(gòu)造物受到短時(shí)間的脈沖力和周期性力沖擊后的環(huán)境情況。類(lèi)似于擁有一個(gè)共振頻率的單純構(gòu)造物的地面受到水平方向地震波，試驗(yàn)后確認(rèn)其健全性。波形如下圖，試驗(yàn)條件中需掌握，振幅值A(chǔ)是多少？生成的正弦波的頻率f是多少？波形長(zhǎng)度（波數(shù)n和拍數(shù)）是多少？波形是調(diào)制的正弦波，頻率為試驗(yàn)結(jié)構(gòu)體的自振頻率，以期望產(chǎn)生共振效應(yīng)，其幅值被一個(gè)長(zhǎng)周期正弦波所調(diào)制。

拍波的每一拍中，一般包含5-10個(gè)同頻循環(huán)。通常試驗(yàn)中，幾個(gè)拍（常見(jiàn)為5拍）同時(shí)進(jìn)行，每個(gè)拍之間應(yīng)有足夠的間隔（常見(jiàn)為2秒），如下圖。

常見(jiàn)試驗(yàn)規(guī)格有IEC60068-2-59。

試驗(yàn)1：

頻率：7Hz

加速度幅值：3G

波數(shù)：10

垂直水平三方向各10拍，各拍間隔2秒。

正弦脈沖試驗(yàn)（sine burst）

一種準(zhǔn)靜態(tài)環(huán)境模擬的試驗(yàn)方法，主要用于衛(wèi)星在運(yùn)載火箭升空的主動(dòng)段，受到火箭高值加速度而產(chǎn)生靜力過(guò)載的模擬試驗(yàn)。為了確定衛(wèi)星承受的靜載荷對(duì)其本身結(jié)構(gòu)及運(yùn)行狀態(tài)的影響，要對(duì)衛(wèi)星做加速度過(guò)載試驗(yàn)，以模擬衛(wèi)星在火箭發(fā)射過(guò)程中受到的穩(wěn)態(tài)或準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)加速度慣性載荷。波形如下圖，試驗(yàn)條件中同樣需掌握，振幅值A(chǔ)是多少？生成的正弦波的頻率f是多少？波形長(zhǎng)度（波數(shù)n）是多少？

 在實(shí)際試驗(yàn)中，為了避免試驗(yàn)一開(kāi)始就受到大量級(jí)的負(fù)荷，需要加入上升和下降領(lǐng)域，如下圖所示。

非高斯（正態(tài)分布）隨機(jī)試驗(yàn)

隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)是一種模擬試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境實(shí)測(cè)波形的提取，得到PSD，再進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)，對(duì)應(yīng)的振動(dòng)能量相同。按照其試驗(yàn)規(guī)格試驗(yàn)后，產(chǎn)品通過(guò)要求，但是，在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下，還是會(huì)出現(xiàn)破損等不合格現(xiàn)象，尤其在運(yùn)輸環(huán)境下。通過(guò)研究，在進(jìn)行產(chǎn)品的可靠性試驗(yàn)和環(huán)境試驗(yàn)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)有些動(dòng)態(tài)環(huán)境的時(shí)間歷程具有非高斯分布特性。于是，提出了非高斯分布隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)，在原來(lái)的隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)要求中，加入了尖度K（Kurtosis）和偏度S（Skewness）兩個(gè)要求，使波形更接近實(shí)際環(huán)境。

式中，Xi是加速度，m是加速度平均，N是數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)，σ是標(biāo)準(zhǔn)方差。通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)波形分析和變換，在得到原來(lái)隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)PSD的基礎(chǔ)上，計(jì)算出K和S。再反過(guò)來(lái)在振動(dòng)臺(tái)上實(shí)現(xiàn)含有K和S的波形，從而飛躍性提高隨機(jī)振動(dòng)的精度，這就是非高斯隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)。下圖是含有不同K值和S值波形對(duì)應(yīng)的概率密度圖，供參考。

試驗(yàn)1：

如下圖PSD，調(diào)整到rms值為10m/s2。非高斯分布特性為峰值發(fā)散性，K=5。試驗(yàn)時(shí)間30min。

總結(jié)：

以上羅列一些比較特殊的試驗(yàn)要求，并進(jìn)行了簡(jiǎn)單的說(shuō)明。初學(xué)者只需適當(dāng)?shù)牧私饧纯?，受制于振?dòng)控制儀軟件授權(quán)碼的限制，有可能永遠(yuǎn)也不會(huì)碰到。