振動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中常用的計(jì)算公式

振動(dòng)試驗(yàn)是指評(píng)定產(chǎn)品在預(yù)期的使用環(huán)境中抗振能力而對(duì)受振動(dòng)的實(shí)物或模型進(jìn)行的試驗(yàn)，其目的是通過(guò)模擬一連串振動(dòng)現(xiàn)象，測(cè)試產(chǎn)品在壽命周期中，是否能承受運(yùn)輸或使用過(guò)程的振動(dòng)環(huán)境的考驗(yàn)，也能確定產(chǎn)品設(shè)計(jì)和功能的要求標(biāo)準(zhǔn)。振動(dòng)試驗(yàn)的精義在于確認(rèn)產(chǎn)品的可靠性及提前將不良品在出廠前篩檢出來(lái)，并評(píng)估其不良品的失效分析使其成為高水平，高可靠性的產(chǎn)品。

振動(dòng)試驗(yàn)主要包含正弦振動(dòng)試驗(yàn)和隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)兩種分類(lèi)。

式中，F(xiàn) 為推力 (N)；m0 為振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)部分有效質(zhì)量 (kg)；m1 為輔助臺(tái)面質(zhì)量 (kg)；m2 為試件（包括夾具、安裝螺釘）質(zhì)量 (kg)；A 為試驗(yàn)加速度 (m/s2)。

2. 加速度 (A)、速度 (V)、位移 (D)，三個(gè)振動(dòng)參數(shù)的互換運(yùn)算公式

式中，A 為試驗(yàn)加速度 (m/s2)；V 為試驗(yàn)速度 (m/s)；ω=2πf（角速度），f 為試驗(yàn)頻率 (Hz)。

式中，V 和ω 與上式同義，D 為位移 (mm0-p) 單峰值。

式中，A、D 與以上同義，該公式亦可簡(jiǎn)化為：

式中，A 的單位為g，1g=9.8m/s2。所以

這時(shí)A 的單位為m/s2。

3. 定振級(jí)掃頻試驗(yàn)平滑交越點(diǎn)頻率的計(jì)算公式

加速度與速度平滑交越點(diǎn)頻率的計(jì)算公式：

式中，fA-V 為加速度與速度平滑交越點(diǎn)頻率 (Hz)。（A 和V 與前面同義）

速度與位移平滑交越點(diǎn)頻率的計(jì)算公式：

式中，fV-D  為加速度與速度平滑交越點(diǎn)頻率 (Hz)。（V 和D 與前面同義）。

加速度與位移平滑交越點(diǎn)頻率的計(jì)算公式：

式中，fA-D 為加速度與位移平滑交越點(diǎn)頻率 (Hz)，A 的單位是m/s2。

4. 掃描時(shí)間和掃描速率的計(jì)算公式

線性?huà)呙璞容^簡(jiǎn)單

式中，S1 為掃描時(shí)間 (s 或 min)；fH-fL 為掃描寬帶，其中fH 為上限頻率，fL  為下限頻率 (Hz)；V1 為掃描速率 (Hz/min 或 Hz/s)。

對(duì)數(shù)掃頻，倍頻程的計(jì)算公式如下所示：

式中，n 為倍頻程 (oct)；fH 為上限頻率 (Hz)；fL 為下限頻率 (Hz)。

掃描速率計(jì)算公式

式中，R 為掃描速率 (oct/min 或 oct/s)；fH 為上限頻率 (Hz)，fL 為下限頻率 (Hz)；T 為掃描時(shí)間。

掃描時(shí)間計(jì)算公式

式中，T 為掃描時(shí)間 (min 或 s)；n 為倍頻程 (oct)；R 為掃描速率 (oct/min 或 oct/s)。

二、隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)

1. 頻率分辨率計(jì)算公式

式中，△f 為頻率分辨力 (Hz)；fmax 為*高控制頻率；N 為譜線數(shù)（線數(shù)）；fmax是△f 的整倍數(shù)

2. 隨機(jī)振動(dòng)加速度總均方根值的計(jì)算

功率譜密度曲線圖

平直譜計(jì)算公式

升譜計(jì)算公式

降譜計(jì)算公式

式中，m=N/3，N 為譜線的斜率 (dB/octive)。加速度總均方根值：

利用升譜公式計(jì)算得：

利用平直譜公式計(jì)算得：

利用降譜公式計(jì)算得：

利用加速度總均方根值公式計(jì)算得：

3. 利用曲線圍成面積，計(jì)算加速度總均方根值

功率譜密度曲線圖

為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，往往將功率譜密度曲線圖劃分成若干矩形和三角形，并利用上升斜率（如3dB/oct）和下降斜率（如-6dB/oct）分別算出wa 和w2，然后求各個(gè)幾何形狀的面積與面積和，再開(kāi)方求出加速度總均方根值。

注意：這種計(jì)算方法的結(jié)果往往比用升降譜計(jì)算結(jié)果要大，作為大概估算可用，但要**計(jì)算就不能用。

示例：

設(shè)

w=wb+w1=0.2g2/Hz，fa=10Hz，fb=20Hz，f1=1000Hz，f2=2000Hz，由于fa 的wa 升至fb 的wb 處，斜率是3dB/oct，而wb=0.2g2/Hz，所以wa=0.1g2/Hz。

又由于f1 的w1 降至f2 的w2 處,斜率是-6dB/oct，而w1=0.2g2/Hz。所以w2=0.05g2/Hz，將功率譜密度曲線劃分成三個(gè)長(zhǎng)方形 (A1、A2、A3) 和兩個(gè)三角形 (A4、A5)，再分別求出各幾何形的面積，則

加速度總均方根值

4. 求加速度功率譜密度斜率 (dB/oct) 公式

式中：

，wH 為頻率fH 處的加速度功率譜密度值 (g2/Hz)，wL 為頻率fL 處的加速度功率譜密度值(g2/Hz)。

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