随机振动及试验技术随机振动试验与控制技术分析学习教案

1、会计学1随机振动及试验技术随机振动及试验技术(jsh)随机振动试随机振动试验与控制技术验与控制技术(jsh)分析分析第一页，共60页。2021-12-212 第2页/共60页第二页，共60页。2021-12-213 第3页/共60页第三页，共60页。2021-12-214 xx ( )x t( )x t( )x txx ( )x t( )x t22xx 1122;ffff1212,ffff()xGf()xGf(10.1)(10.2)(10.3)第4页/共60页第四页，共60页。2021-12-215 11()()xxGfGf ()xGf f 1f 2f 0 0 ()xGf f 0 0 1f 2

2、f 22()()xxGfGf ()()xxGfGf与与()()xxGfGf(10.4)(10.5)第5页/共60页第五页，共60页。2021-12-216 ()()xixiGfGf ()()x xijx xijGfGf (10.6)(10.7)(1,2,)i (1,2,1,2,)ijij第6页/共60页第六页，共60页。2021-12-217 ()()yiyiGfGf ()()yy yyijijGfGf (10.6)(10.7)(1,2,)i (1,2,1,2,)ijij 1 1 2 ( )P t ( )P t ( )Q t 1( )y t 2( )y t (a) (b) 1( )y t 21

3、1()()()PGfGfGf (10.8)()PGf第7页/共60页第七页，共60页。2021-12-218 2*11112*111()()()()()()()()()()()PPPQPQQPQPQQGfHfGfHf HfGfHf HfGfHfGf2*22222*222()()()()()()()()()()()PPPQPQQPQPQQGfHfGfHf HfGfHf HfGfHfGf*121212*1212()()()()()()()()()()()()()PPPPQPQQPQPQQQGfHf Hf GfHf HfGfHf HfGfHf Hf Gf*212121*2121()()()()()(

4、)()()()()()()()PPPPQPQQPQPQQQGfHf Hf GfHf HfGfHf HfGfHf Hf Gf(10.9)ij第8页/共60页第八页，共60页。2021-12-219 1( )Gf2()Gf()QGf()QPGf()PGf12()Gf21()Gf 1 1 2 ( )P t ( )Q t 1( )z t 2( )zt实际环境实际环境 1( )y t 2( )y t 单激振器多点模拟单激振器多点模拟 模拟环境模拟环境 第9页/共60页第九页，共60页。2021-12-2110 211()()yPPGfHGf 222()()yPPGfHGf (10.9)211()()zQ

5、QGfHGf 222()()zQQGfHGf (10.11)()QGf11()()zyGfGf 2121( )( )( )( )PQPQHfGfGfHf (10.10)(10.12)第10页/共60页第十页，共60页。2021-12-2111 2212221222122212()()()()()()()()()PzQPQQPyQPHfGfHGfHfHfHfGfHfHf (10.13)22212212()()()1()()QPQPHfHfH fHfHf(10.14)22()()zyGfGf (10.15)第11页/共60页第十一页，共60页。2021-12-2112 (10.17)1221()(

6、)()1()()QPQPHfHfHfHfHf1 21 2( )( )z zy yGfGf (10.16)()1Hf ()1H f 第12页/共60页第十二页，共60页。2021-12-2113 正弦振动正弦振动 自动控制仪自动控制仪 功率功率 放大器放大器 前置前置 放大器放大器 显示显示 记录仪记录仪 试件试件 振动台振动台 第13页/共60页第十三页，共60页。2021-12-2114 nx()dfdt 常常数数00 逆逆扫扫描描正正扫扫描描()/()dfdtdf dtf （lnln ）常常数数对对数数扫扫描描率率常常数数1ff11ln()ftf 1tff e (10.18)(10.19)

7、(10.20)第14页/共60页第十四页，共60页。2021-12-2115 nx12ktff 112tktff ef 2211ffffdfN 12,ff(10.21)第15页/共60页第十五页，共60页。2021-12-2116 nx第16页/共60页第十六页，共60页。2021-12-2117 nx 随机随机 信号源信号源 均衡均衡 设备设备 功率功率 放大器放大器 振动台振动台 保护保护 装置装置 第17页/共60页第十七页，共60页。2021-12-2118 ( )xGff 0( )yGf f 0f 0( )yGf ()yGf f 0均衡前均衡前 仅对振动仅对振动 台均衡前台均衡前 振

8、动台振动台-试件试件系统均衡系统均衡 1.01.0 0.50.5 ()H f1.01.0理想理想 f 0f lf uf 0 0 0ulfQff 第18页/共60页第十八页，共60页。2021-12-2119 随机随机 信号源信号源 均衡滤均衡滤波器组波器组 设备设备 功率功率 放大器放大器 振动台振动台 混合器混合器 第19页/共60页第十九页，共60页。2021-12-2120 第20页/共60页第二十页，共60页。2021-12-2121 第21页/共60页第二十一页，共60页。2021-12-2122 第22页/共60页第二十二页，共60页。2021-12-2123 第23页/共60页第

9、二十三页，共60页。2021-12-2124 第24页/共60页第二十四页，共60页。2021-12-2125 类型激振器特点机 械 振动台直接作用式:利用凸轮直接驱动工作台. 载荷和推力很大，比较容易在同一台面上实现不同方向的振动，价格低廉，工作可靠，使用维护方便。工作频率范围窄，加速度失真较大。可满足实验方法中低频段实验要求，适用于中小型整机、仪器、仪表、家用电器及零部件振动试验。惯性式:利用不平衡质量旋转产生的离心力作为激振动力,一般用弹性元件支承.可分为共振区工作和超共振区工作两种.第25页/共60页第二十五页，共60页。2021-12-2126类型激振器特点电动振动台由恒定的磁场和位

10、于磁场中通有一定交变电流的线圈相互作用而产生出一定的激振力。 工作频率宽，振动波形好，易于自动控制，操作调节方便；但结构复杂，价格较昂贵，载荷和工作台面不大，某些振动台漏磁场较大。可满足试验方法中规定的5Hz以上的各频段试验要求，适用于各类电子器件的振动试验。配备附加台面和水平台，还可适用中小型整机振动试验。类型激振器特点液压振动台通过一定的能量转换装置,将油泵流出的高压流体的能量转换成激振力，以驱使振动台往复运动。常用的转换装置是由电液伺服阀和液压作动筒组成,亦称”电液”振动台。下限频率低，较能容易地实现大推力,重载荷、大位移，易于自动控制，对试品无磁场影响；但设备复杂，价格昂贵，设备基础要

11、求高。可满足试验方法中低、中频段的试验要求，试用于地震、船舶、拖拉机等行业的各类产品试验。第26页/共60页第二十六页，共60页。2021-12-2127类型类型激振器激振器特点特点电磁振电磁振动台动台由电磁铁和磁性材料由电磁铁和磁性材料相互作用产生激振力，相互作用产生激振力，以驱动振动台往复运以驱动振动台往复运动。动。结构简单，价格低廉，但结构简单，价格低廉，但频率单一，若需要其它工频率单一，若需要其它工作频率，控制复杂，功耗作频率，控制复杂，功耗大。主要用于振动机械，大。主要用于振动机械，很少用于振动试验。很少用于振动试验。压电振压电振动台动台由压电元件的压电效由压电元件的压电效应的激振力

12、来驱动工应的激振力来驱动工作台。作台。工 作 频 率 范 围 可 达工 作 频 率 范 围 可 达 2 0 -2 0 -1000010000HzHz以上，但激振力很以上，但激振力很小，仅用于小型薄壁件的小，仅用于小型薄壁件的试验。试验。磁致伸磁致伸缩振动缩振动台台由磁致伸缩元件磁致由磁致伸缩元件磁致伸缩效应产生的激振伸缩效应产生的激振力来驱动工作台。力来驱动工作台。工作频率可达上万工作频率可达上万HzHz，可，可用来作超声波激振。用来作超声波激振。第27页/共60页第二十七页，共60页。2021-12-2128 sinFBLiBLIt 第28页/共60页第二十八页，共60页。2021-12-2

13、129第29页/共60页第二十九页，共60页。2021-12-2130 000Fm a 0m0a第30页/共60页第三十页，共60页。2021-12-2131 obebF(mm )a 第31页/共60页第三十一页，共60页。2021-12-213212111esmmfa()()af m baemfI1am 2aem1sf()f fsf em第32页/共60页第三十二页，共60页。2021-12-2133 ammFae)( 量量振动台运动部分等效质振动台运动部分等效质 em试试验验载载荷荷的的质质量量 am第33页/共60页第三十三页，共60页。2021-12-2134%10022 zyxaaa

14、T%100max aN 第34页/共60页第三十四页，共60页。2021-12-2135%100001 aaaN第35页/共60页第三十五页，共60页。2021-12-2136第36页/共60页第三十六页，共60页。2021-12-2137 第37页/共60页第三十七页，共60页。2021-12-2138 第38页/共60页第三十八页，共60页。2021-12-2139 第39页/共60页第三十九页，共60页。2021-12-2140 第40页/共60页第四十页，共60页。2021-12-2141类型类型名称名称原理原理机械式机械式惯性激惯性激振器振器单轴惯性激振器单轴惯性激振器双轴惯性激振器

15、双轴惯性激振器多轴惯性激振器多轴惯性激振器利用偏心质量旋转时产生的离心惯性力利用偏心质量旋转时产生的离心惯性力作为激振力，可产生较大的激振力而尺作为激振力，可产生较大的激振力而尺寸较小，结构简单，便于制造，波形不寸较小，结构简单，便于制造，波形不好，频段窄，轴及轴承承受的动载荷大好，频段窄，轴及轴承承受的动载荷大电气式电气式激振器激振器电动式激振器电动式激振器利用通有交变电流的线圈在磁场中受力利用通有交变电流的线圈在磁场中受力而激振力而激振力电 磁 式 激 振 器电 磁 式 激 振 器（磁吸式、磁动（磁吸式、磁动式）式）利用交变磁场与恒定磁场叠加，对磁场利用交变磁场与恒定磁场叠加，对磁场内活动

16、衔铁产生极化作用，使衔铁受交内活动衔铁产生极化作用，使衔铁受交变磁力而产生激振力变磁力而产生激振力涡流式激振器涡流式激振器利用置于磁场中的试件和与其不接触的利用置于磁场中的试件和与其不接触的通有交变电流的线圈间产生的涡流而形通有交变电流的线圈间产生的涡流而形成激振力成激振力第41页/共60页第四十一页，共60页。2021-12-2142类型类型名称名称原理原理电气式电气式激振器激振器（续）（续）涡流式激振器涡流式激振器利用置于磁场中的试件和与其不接触的通有利用置于磁场中的试件和与其不接触的通有交变电流的线圈间产生的涡流而形成激振力交变电流的线圈间产生的涡流而形成激振力压电式激振器压电式激振器利

17、用逆压电效应，在压电晶体两极施加高频利用逆压电效应，在压电晶体两极施加高频交变电压，晶体产生高频激振力交变电压，晶体产生高频激振力磁致伸缩式激磁致伸缩式激振器振器利用铁磁材料的磁致伸缩效应，当镍铁杆处利用铁磁材料的磁致伸缩效应，当镍铁杆处于交变磁场中，会使杆产生拉伸和压缩变形于交变磁场中，会使杆产生拉伸和压缩变形而产生相应的激振力而产生相应的激振力液动、液动、气动式气动式激振器激振器液动式激振器液动式激振器利用一定的能量转换装置将液压能换成往复利用一定的能量转换装置将液压能换成往复运动的机械能而产生激振力运动的机械能而产生激振力气动式激振器气动式激振器利用一定的能量转换装置将一定压力的气体利用

18、一定的能量转换装置将一定压力的气体能量转换为往复运动的机械能而产生激振力能量转换为往复运动的机械能而产生激振力第42页/共60页第四十二页，共60页。2021-12-2143第43页/共60页第四十三页，共60页。2021-12-2144第44页/共60页第四十四页，共60页。2021-12-2145第45页/共60页第四十五页，共60页。2021-12-2146第46页/共60页第四十六页，共60页。2021-12-2147第47页/共60页第四十七页，共60页。2021-12-2148第48页/共60页第四十八页，共60页。2021-12-2149第49页/共60页第四十九页，共60页。2021-12-2150 第50页/共60页第五十页，共60页。2021-12-2151 第51页/共60页第五十一页，共60页。2021-12-2152 第52页/共60