环境试验讲座ppt课件(0002)

1、环境实验讲座 授课人：沈光新2022年7月26日讲 座 内 容 什么是环境实验 力学环境实验的目的和意义环境实验的必要性 选择产品实验的时间 何种产品需求做环境实验 实验步骤 环境实验的分类 力学环境实验技术名词术语 环境实验的相关规范 正弦振动实验随机振动实验 汽车运输振动实验模拟汽车运输实验台选型冲击与碰撞实验 自在跌落实验自在跌落相关计算 什么是环境实验环境是指在任何时间和地点所存在或遇到的自然的和诱发的条件的总和。为保证产品在规定的寿命期间，在预期的运用、运输或储存的一切环境条件下坚持功能可靠性而进展的设计、研讨、制造和实验的工程称之为环境工程。任何产品都处在一定的环境之中，在一定的环

2、境下运用、运输、和储存，产品总是摆脱不了这些环境的影响。环境条件按环境要素属性进展的分类，可分为：气候要素，包括温度、湿度、气压、雨、雪、冰、霜、沙尘、盐雾、腐蚀性气体等；力学要素机械要素，包括振动、冲击、摇摆、恒加速度、爆炸、地震、噪声振动等；生物要素，包括霉菌、昆虫、海洋生物等；电磁辐射要素，包括无线电干扰、雷电、电场、磁场等。环境实验是环境技术的一个重要的组成部分，它是考核各种环境条件下对产品的作用和影响。环境实验是将产品暴露在自然的或人工的环境条件下经受其作用，以评价产品在实践运用、运输和储存的环境条件下的性能，并分析研讨环境要素的影响程度及其作用机理。力学环境实验的目的和意义 在经济

3、、技术高速开展的今天，产品的质量正在得到人们的注重，人们更加注重产品的环境顺应性问题。合理地制定产品的环境条件，正确地选择产品的环境防护措施和做好环境实验任务是保证产品可靠性和质量的重要环节。 产品的质量是指产品从出厂到运用期满的全过程中可以满足规定的或者潜在的要求的一切特征和特性的总和。这些特征和特性包括了产品的性能、强度、尺寸、外观、公差、寿命、可靠性、可维修性、废品率和运用期等。其中，产品的可靠性是产质量量的重要内容。产品的可靠性是指产品在规定的期限内、在规定的条件下完成规定义务的概率。这个规定的条件包括了环境条件、载荷条件及运用维护人员的条件。产品丧失了规定的功能，而不能完成规定的义务

4、叫做发生缺点，对元器件来说普通称为失效。这些缺点中有些是在运用元件或资料不合要求或在不恰当的操作运用条件下必然出现的景象，另外一些缺点那么是带有随机性，这种随机性缺点出现之前是无法事先预料的，但是它们服从于一定的规律。某个产品的缺点率越低，那么该产品的可靠性就越高。 对于振动、冲击的研讨，经济和国防建立的开展又提出了更高更苛刻的要求。因此，研讨力学环境实验技术，研讨振动与冲击的目的，就是要防止各种力学环境要素对机器、设备、构造、元件、器件的影响和对人身呵斥的损伤，确保产品的质量和可靠性，这是我国现代化建立的重要课题之一。 对力学环境实验技术的研讨，就是要防止力学环境要素对产品呵斥的危害，经过对

5、力学实际更深的研讨，从而对力学环境要素所产生的破坏失效机理进展更深化更全面的分析，找出更好更真实践的处理方法，其方法有：环境预防、环境控制、环境利用。环境实验的必要性消费出更加可靠的产品；降低产品本钱；减少质保费用；提升产品/公司笼统；在批量消费牵找出产品设计/制造的缺陷；提高产品的市场竞争力。 选择产品实验的时间产品开发阶段：应对某些关健部件进展模拟实验。样品：对样品进展性能实验。 试制：对试制品进展摸底实验。批量消费：对产品进展可靠性实验。何种产品需求做环境实验 一切产品均需做环境实验。如： 电工电子产品、军工产品、仪器仪表、医疗器械、汽车、计算机、通讯产品、光纤产品等等。 实验步骤确定产

6、品环境；编选实验标淮；制定实验程序；预估实验费用；预备实验产品；进展环境实验；评价实验结果；分析失败缘由；改良设计或制造缺陷；重新作实验；编写实验报告。环境实验的分类按环境条件分气候环境实验包括: 温度、湿度、酸硷、盐雾、雨淋、砂尘、光照等；力学环境实验包括: 振动(正弦振动、随机振动)、冲击、碰撞、离心、跌落、运输等；生物环境实验包括: 霉菌、海洋生物等；电环境实验包括:电磁干扰、雷电、耐压等。 按实验方法分现场实验： 如跑车等人工模拟实验(实验室实验)1、规定一种机械运动： 这是一种运用最广泛的实验方法：目前国内外有关力学环境实验方法规范中规定的正弦振动,冲击,碰撞,恒加速度等单项都属于这

7、一种,它的特点是具有较高的再现性。2、规定一种实验机：这是一种用等效原理引出的一种近似的实验方法，如模拟汽车运输实验台，它的缺陷是再现性差。3、规定一种构造呼应谱：这种方法主要用于冲击实验中,这种实验方法能更加清楚地看出冲击鼓励后呼应呵斥的损伤和潜在缺点,这需求在设备上加丈量糸统,这个方法目前国内己得到广泛运用。力学环境实验技术名词术语一 摘自GB 11804-89环境在任何时间和地点所存在的或遇到的自然的和诱发的条件的总和。环境条件在一定时间内，产品所经受的外界物理、化学和生物的条件。注：环境条件通常由自然界出现的环境条件和产品本身或由外源产生的环境条件组成。环境应力温度、湿度、振动、冲击等

8、环境条件对产品的作用。振动机械系统运动或位置的量值，相对于某一平均值，或参数值随时间时大时小交替变化的景象。周期振动在自变量经过某一一样增量后，其量值能反复出现的振动。随机振动对未来任何一个给定时辰，其瞬时值不能预先确定的振动。注：在某一范围内，随机振动大小的概率，可以用概率密度函数来确定。鼓励作用于系统，使系统出现某种呼应的 外力或其他输入。共振在系统做强迫振动时，鼓励频率的任何微小变化均会使系统的呼应下降的振动形状。重力加速度在地球 外表上由重力产生的加速度，它随察看点的纬度和高度而变。按国际协议，选定在北纬450海平面上观测到的值9.080665m/s2作为规范重力加速度。力学环境实验技

9、术名词术语二冲击系统遭到瞬态鼓励，其力、位置、速度或加速度发生忽然变化的景象。注：假设变化的时间短于所研讨系统的固有周期，那么以为这种变化是忽然的冲击脉冲在短于系统固有周期的时间内发生的以运动量或力的升降来表示的冲击鼓励方式。环境实验指一个环境实验方法所包括的一套完好的操作程序，普通组成为：预处置必要时；初始检测必要时；条件实验；恢复必要时；最后检测。峰值在给定的区间内某一量的最大值。振动的峰值普通取为该量与平均值之间的最大偏向，正峰值为最大正偏向，负峰值为最大负偏向。减震器用来在某一频率范围内减弱振动传输的隔离器。振动周期周期振动中，同一物理量的一样值反复出现的最短时间间隔。振动频率周期振动

10、中，单位时间内一样的振动量值反复出现的次数。幅值正弦量的最大值。在振动中幅值亦称振幅。位移幅值正弦振动中位移的最大值。力学环境实验技术名词术语三速度幅值正弦振动中速度的最大值。加速度幅值正弦振动中加速度的最大值。简谐振动运动量随时间按正弦或余弦函数变化的振动。宽带随机振动频率成分分布在较宽频带上的随机振动。注：带宽和所研讨的问题有关，它通常取等于1倍频程的频带。窄带随机振动频率成分分布在某一窄频带上的随机振动。注：带宽和所研讨的问题有关，它通常取等于或小于1/3倍频程的频带。窄带随机振动的波形类似正弦波，但其振幅和相位是随机变化的。共振频率出现共振时的频率。扫频可控变量通常是频率延续经过某一区

11、域的过程。扫频速率在扫频过程中可控变量通常是频率对时间的变化率，即df/dt,其中f为可控变量，t为时间。交越频率 交界频率在振动环境实验中，振动特征量由一种关系变为另一种关系的频率。例如：交越频率是由等位移频率关系变为等加速度频率关系时的频率。力学环境实验技术名词术语四倍频程频率比为21/n的两个频率之间的频段称为1/n倍频程。n=1为一倍频程；n=2为1/2倍频程；n=3为1/3倍频程。危险频率特别能引起产品失效的频率。碰撞颠震、延续冲击比冲击较弱的多次反复的能量鼓励。半正弦冲击脉冲运动的量值随时间变化的曲线呈半正弦的理想冲击脉冲。梯形冲击脉冲运动的量值随时间变化的曲线呈梯形的理想冲击脉冲

12、。后峰锯齿形冲击脉冲运动的量值随时间变化的曲线呈后峰锯齿形的理想冲击脉冲。冲击脉冲继续时间冲击脉冲从基准值上升到最大值，再下降到基准值所需的时间对实测冲击脉冲通常取最大值的10%为基准值。冲击呼应谱系列单自在度线性系统遭到同一冲击或碰撞作用的最大呼应在频域中按系统固有频率的大小的陈列位移、速度、加速度，它是系统固有频率的函数。力学环境实验技术名词术语五固有频率由系统本身的质量和刚度所决议的频率，几个自在度系统普通有几个固有频率，按大小次序陈列，最低的为第一固有频率等。留意：有阻尼的线性系统的自在振动频率另称为阻尼固有频率。振动实验为了解试件在振动条件下的呼应、疲劳强度、任务性能所进展的实验。共

13、振实验在试件的共振频率上以给定幅值的加速度或位移，在规定的时间内所进展的振动实验。耐振实验用来考核试件在振动条件下的构造强度、疲劳性能及其任务性能的实验。模态实验为确定振动冲击系统模态参数所进展的振动实验。冲击实验考核试件接受冲击载荷才干的实验。堆码实验在包装件或包装容器上放置重物，评定包装件或包装容器接受堆积静载的才干和包装对内装物维护才干的实验。跌落实验将包装件按规定高度跌落于巩固、平整的程度面上，评定包装件接受垂直冲击的才干和包装对内装物维护才干的实验。力学环境实验技术名词术语六延续冲击实验将包装件固定在冲击实验机台面上，使其按规定的波形、加速度和脉冲继续时间，在规定的时间内进展延续冲击

14、，评定包装件接受延续冲击的才干和包装对内装物维护才干的实验。斜面冲击实验将放置包装件的滑车以一定高度从斜面上滑下，撞击冲击外表，评定包装件接受程度冲击的才干和包装对内装物维护才干的实验。运输实验将包装件以一定的方式置于运输工具上，在规定的装载量、运输道路、行驶速度、运输间隔与外界气候等条件下，评定包装件接受压力、冲击、振动、摩擦、温度和湿度变化的才干以及包装对内装物维护才干的综合实验。 挑选，是产品开发过程中运用振动,热循环等应力加速来发现产品谮在的缺陷。 可发现缺陷:错误部件,电线绝缘不良,接线不良,元器件参数热漂移,密封不良,焊接不良,外表处置缺陷。 振动挑选可发现缺陷:装配不良,部件短路

15、,机械缺焰,残存异物,接口松动,受损部件,部件磨擦,固定松动。 综合挑选可发现:缺陷部件,焊接缺陷,电路缺陷, 残存异物,资料缺陷,接触不良。力学环境实验规范振动实验方法及规范: 我国的各项实验规范根本上参照和靠拢国际三大规范(IEC；MIC；ISO) 。对于电工电子产品根本环境实验主要是等效采用或参照采用国际电工委员会的相应规范，对于国家军用规范主要是等效采用了美国军用规范，对于相关的机械振动和冲击碰撞以及跌落实验等规范,主要是采用了相应的国际规范。环境实验总那么: (GB/T2421)其中包括了环境实验的根本概念,实验程序,规范条件和实验顺序的选择。正弦振动实验方法规范: (GB/2423

16、.10)电工电子产品环境实验规程； (GB/T360.13)、(GJB150.16)国家军用规范低频振动实验和高频振动实验。随机振动实验方法规范: (GB/T2423.11)中Fd部分；军标(GJB150.16)军用设备环境实验方法。正弦振动实验 在实验室正弦振动实验的主要目的是找出构造件的固有频率点(谐振点),并在该点作耐共振实验,这样能迅速地评价试件的构造强度,构造缺限甚至评定出试件的动态特性;构造件在共振形状下部分会产生大位移,这就会引起部分弯折形变,进而产生疲劳损坏,这里提请大家留意两个问题: (1)单纯靠扫频实验是不容易再现这种疲劳损坏的,由于鼓励经过构造件的共振频率带的时间很短缺乏

17、以呵斥构造的疲劳损坏；所以找到谐振点后必需再在该点作耐共振或共振点驻留振动实验。(2)在选择用于整机构造件的正弦振动实验设备时并不是选频率越高越好；由于这种较大的构造件的壹阶谐振频率大都在5赫至60赫兹之间；为此GB2423标淮作了相应的要求,比如电视机的实验规范也是这样要求的,所以在为较大构造件实验用正弦振动台时主要应思索台面大小,负载才干,尤要有幅频特性监测糸统。假设选频率高台面小负载小电磁振动台就没必要了,由于1,价钱高电动台主要是为元器件实验用,价钱之所以贵就贵在高频上,而且因频率高活动糸统钢性要求就高，所以台面做不大,它是以推力计的,比如一吨推力的电动台其负载才干是按如下公式计算的:

18、 F=mg 其中m=活动糸统+夹具+试品分量。假设作20g实验可看出试品顶多只能10kg2,功耗大是同等负栽才干的机械台的十倍。 随机振动实验 给试件施加随机振动的实验称随机振动实验分多宽带随机和窄带随机实验.实验条件由频率范围,加速度谱密度,加速度谱密度的频谱,总均方根加速度值和实验时间等参数共同确定：加速度谱密度是指单位频率上的能量；频率范围是指随机信号的有效频率成份的带宽；加速度谱密度的频谱是指随机振动能量在整个频率范围内的分布；均方根加速度是施加给产品的总能量。 汽车运输实验 因其频率范围很宽,加速度谱密度变化也很复杂所以规定根本上服从正态分布的宽带随机振动;廾世纪末根本上模拟三级公路

19、的条件作实验;廾一世纪后对运输实验的要求多样化了,不但要三级公路还进而要求高等级公路和极造野战路面;因其复杂性,最好在作实验时配给宽带随机监测糸统. 汽车的随机振动与路面,车速,车型,载重等要素有关,汽车运输时在车底板上所产生的随机振动其垂直方向加速度谱密度最大,横向次之,纵向最小.垂直方向的振动量大部分在0-200赫兹频率范围内,可廷伸到500赫兹,但以0-50赫兹最为集中,在2-10赫兹附近有两个较大的峰,经规范处置,汽车运输的加速度谱密度外形为三级平直台阶谱。谱线模拟汽车运输实验台选型目前国内消费模拟汽车运输实验设备的厂家由于历史的缘由均按70年代设计不符,路虽然平了,但车速快了;跑车实

20、验的谱线不同,加速度总均方根不同,频谱密度不同,产品能够被鼓励谐振的情况不同了, 显然三级公路上汽车产生的随机振动量级要比高级公路产生的随机振动量级要严酷,为此国家技术监视局己委托青岛进出口检验检疫局与我公司共同编制新的公路汽车运输实验规范.目前该工程己启动,鉴予上述缘由建议各单位在迭购运输实验台时充分思索这一要素,首先1,应尽量防止继续选用仅能模拟三级公路条件的老式设备;2,迭择能适当调整运输谱线的设备,这样不但可顺应目前三级公路的实验要求,还可应对即将提高的实验要求.3,为了能直观准确地运用设备完成实验最好配置监测分析系统. 运输实验台监测系统:能对运输实验台的宽带随机谱线进展分析,可显示实时随机谱;经计算处置后的谱密度分布曲线;并以数子方式显示加速度平均值,均方根值,总有效值等实验所关怀的主要数据;从而真实地反映了实验过程中能量的分布情况,有利于对实验结果的分析;本公司消费的模拟汽车运输实验台,可