力學(xué)環(huán)境試驗

1、力學(xué)環(huán)境試驗一、力學(xué)環(huán)境試驗的概念任何產(chǎn)品都處在一定的環(huán)境條件之中，在一定的環(huán)境下使用、運輸和儲存，產(chǎn)品總是擺脫不了這些環(huán)境條件的影響。那么，什么是環(huán)境條件呢？環(huán)境條件是指產(chǎn)品所經(jīng)受到周圍的各種氣候、化學(xué)、生物和物理的條件。按環(huán)境因素的屬性不同，環(huán)境條件可分為： 氣候因素，包括溫度、濕度、氣壓、沙塵、鹽霧等； 力學(xué)因素（也稱機械因素），包括振動、沖擊、碰撞、恒定加速度、爆炸、噪聲振動等； 生物因素，包括霉菌等； 電磁輻射因素，包括無線電干擾、雷電、電磁場等。力學(xué)環(huán)境試驗是以力學(xué)因素為環(huán)境條件的試驗。其目的是確定產(chǎn)品經(jīng)受力學(xué)環(huán)境條件的適應(yīng)性以及評價其結(jié)構(gòu)的完好性（包括研究其動態(tài)性能）。恒定加速度

2、試驗機械沖擊試驗振動試驗二、恒定加速度試驗1、試驗?zāi)康呐c作用恒定加速度也稱穩(wěn)態(tài)加速度或加速度，用于確定元器件、設(shè)備和其它電子產(chǎn)品經(jīng)受恒定加速度環(huán)境所產(chǎn)生的力（重力除外），如運行的車輛、空中運載工具、旋轉(zhuǎn)機械和拋射體所產(chǎn)生的力的作用下，結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性和性能是否良好，以及評價一些元器件的結(jié)構(gòu)完好性。恒定加速度試驗也可用來測定恒加速度對微電子器件的影響，其目的是顯示在沖擊和振動試驗時不一定能檢測出的結(jié)構(gòu)和機械的缺陷，也可用來做高應(yīng)力試驗來測定封裝、內(nèi)部金屬化和引線系統(tǒng)、芯片附著能力及微電子器件其它部件的結(jié)構(gòu)強度極限值。2、試驗條件參數(shù)的描述恒定加速度試驗條件包括： 加速度值 試驗方向 試驗時間3、試驗

3、產(chǎn)品的安裝產(chǎn)品的安裝一般采用磁吸法和埋沙法，如我們所生產(chǎn)的金屬外殼產(chǎn)品都可采用磁性夾具安裝，優(yōu)點是單一方向安裝方便，試驗效率高；缺點：很難做三軸六向；埋沙法的優(yōu)點是便于做三軸六向試驗和外形不規(guī)則產(chǎn)品的離心試驗，缺點是大產(chǎn)品不適用。對于非金屬外殼產(chǎn)品可采用可移的雙面膠帶安裝。產(chǎn)品必須對稱安裝，保持離心機的動態(tài)平衡。 根據(jù)被試產(chǎn)品形狀設(shè)計專用夾具，避免外殼懸空，產(chǎn)品的引線和電纜也應(yīng)固定好，以防止產(chǎn)生新的失效機理。4、試驗半徑的計算試驗樣品按試驗條件的規(guī)定正確取向并安裝在離心機上之后，應(yīng)進行測量和計算（如旋轉(zhuǎn)半徑即旋轉(zhuǎn)中心到產(chǎn)品基板粘接面的距離），以保證試驗樣品經(jīng)受的的加速度值在規(guī)定的容差范圍內(nèi)。

4、加速度值與旋轉(zhuǎn)半徑、轉(zhuǎn)速的關(guān)系式為：A = 2R 式中：A-加速度值（m/s2） =2n (n為每秒轉(zhuǎn)速) R-旋轉(zhuǎn)半徑（m）5、試驗設(shè)備若無其它規(guī)定，恒定加速度試驗應(yīng)采用能在規(guī)定試驗內(nèi)施加規(guī)定加速度的離心機進行，離心機一般有兩種類型：一種為轉(zhuǎn)盤式，適用于電子元件及微電子器件的恒加速度試驗，其旋轉(zhuǎn)半徑僅幾十厘米，加速度可達上萬個g；一種為轉(zhuǎn)臂式，適用于部件和小型整機的恒定加速度試驗，其旋轉(zhuǎn)半徑可達8米，加速度可達10個g。機械沖擊試驗?zāi)壳澳M電子產(chǎn)品現(xiàn)場所遇到的沖擊有兩種方法：一種是規(guī)定沖擊脈沖波形的方法；另一種是規(guī)定沖擊機的方法。前者統(tǒng)稱沖擊試驗，后者稱為強碰撞沖擊試驗。這里主要講規(guī)定脈沖波

5、形的沖擊試驗。1、試驗?zāi)康暮鸵饬x1.1 規(guī)定沖擊脈沖波形的沖擊試驗，也叫機械沖擊試驗主要用來確定元器件、設(shè)備和其它產(chǎn)品在使用和運輸過程中經(jīng)受非多次重復(fù)的適應(yīng)性，以及評價結(jié)構(gòu)的完好性，是一種內(nèi)強度試驗1.2 當(dāng)有規(guī)定或經(jīng)充分試驗得到證明時，本試驗的某些條件可作為器件的篩選條件，用于剔除早期試銷品。1.3 本試驗的某些條件可用于器件改進措施有效性的驗證。2、設(shè)備2.1機械沖擊試驗所使用的設(shè)備通常有三類：第一類為氣動式?jīng)_擊試驗臺，實現(xiàn)的加速度量值大，范圍寬：100g30000g，試驗效率高，缺點是氣流難控制，干擾大、雜波多；第二類為液壓式?jīng)_擊試驗臺，實現(xiàn)的加速度量值低，僅為15g200g，缺點是動作

6、慢、效率低；第三類可以用電動振動臺實現(xiàn)30g以下的小加速度沖擊試驗。2.2 沖擊試驗設(shè)備應(yīng)能按規(guī)定對器件本體施加規(guī)定要求的沖擊脈沖，判斷沖擊波形是否合格，主要觀察設(shè)備產(chǎn)生的波形是否完全包含在標(biāo)準容差包絡(luò)線內(nèi)。2.3 沖擊試驗設(shè)備應(yīng)配有專用的母夾具和多種產(chǎn)品適用的子夾具。3、三種標(biāo)稱沖擊脈沖波形因為現(xiàn)場環(huán)境下的沖擊脈沖波形要在實驗室內(nèi)直接復(fù)現(xiàn)是非常困難的，為了解決這個問題，本沖擊試驗方法采用等效損傷原理，即保證在試驗室內(nèi)用標(biāo)稱脈沖對產(chǎn)品進行沖擊所產(chǎn)生的故障、損壞、失效與現(xiàn)場所發(fā)生的故障、損壞、失效相一致。所以沖擊試驗方法又稱為規(guī)定沖擊脈沖波形的沖擊試驗方法。機械沖擊試驗的標(biāo)稱沖擊脈沖波形有三種：

7、半正弦波-大多數(shù)的沖擊波形- 圖形 后峰鋸齒波模擬帶減震裝置的設(shè)備產(chǎn)生的沖擊環(huán)境效應(yīng)-圖形梯形波模擬諸如空間探測器或衛(wèi)星發(fā)射階段爆炸螺栓所引起的沖擊環(huán)境效應(yīng)-圖形4、試驗條件參數(shù)的描述 沖擊試驗條件是由峰值加速度、脈沖持續(xù)時間、沖擊波形、沖擊方向、沖擊次數(shù)五個參數(shù)共同決定。4.1 峰值加速度：峰值加速度的大小能直觀地反映出施加給產(chǎn)品的沖擊力的大小。峰值加速度越大，對產(chǎn)品的破壞力越大。單位：g4.2 脈沖持續(xù)時間：是指加速度保持在規(guī)定峰值加速度比率上的時間間隔，即峰值10%的時間間隔。單位：ms4.3 試驗條件的選擇： 標(biāo)準方法規(guī)定； 根據(jù)工藝要求給出； 合同或用戶要求；有的用戶根據(jù)標(biāo)準提出，也

8、有是實際測出，5、試驗過程中的注意事項5.1 沖擊試驗設(shè)備在每次正式試驗前均應(yīng)進行預(yù)試驗，選用適當(dāng)?shù)牟ㄐ伟l(fā)生器，使其沖擊參數(shù)符合規(guī)定要求。5.2 器件安裝時要對其本體牢牢固定，且對器件外引線采取適當(dāng)保護；5.3 安裝器件的夾具設(shè)計要合理，夾具材料一般采用鋁合金或有機玻璃，器件固定在子夾具中不能移動。5.4 產(chǎn)品應(yīng)剛性地安裝在試驗臺面上，并盡可能均勻分布。5.5 操作沖擊臺或調(diào)整波形發(fā)生器，必須一個人操作，并在臺體下放置足夠強度的支撐物或者在兩根導(dǎo)向柱上插入安全桿。三 振動試驗振動試驗是力學(xué)環(huán)境試驗的一種，它是在試驗室模擬各種振動的條件，以檢驗振動對產(chǎn)品的影響。振動試驗的目的是確定產(chǎn)品從制成開始

9、，在運輸、使用及工作過程中可能承受外來的振動或自身產(chǎn)生的振動時，而不被破壞并能保持其原有性能，達到預(yù)期的壽命和可靠性。1、振動試驗的分類1.1 按試驗?zāi)康牡姆诸惷總€振動試驗均有自身的試驗?zāi)康?，按試驗?zāi)康目煞譃?1) 環(huán)境適應(yīng)性試驗。它的目的是選用試件未來可能承受的振動環(huán)境去激勵試件，檢驗其環(huán)境的適應(yīng)性。航空航天中使用的機載儀表設(shè)備，大部分進行該試驗。這類試驗的最大特點是振動條件越接近真實環(huán)境越好。2) 動力學(xué)強度試驗。它的目的是考核試件的動強度，檢驗在給定的試驗條件下試件是否會產(chǎn)生疲勞破壞。這類試驗的試件大部分是結(jié)構(gòu)件，試驗時間長。3) 動力特性試驗。它的目的是用試驗的方法測出試件的動力特性參數(shù)，如振型、頻率、阻尼等，這類試驗是激振力可以很小并與實際環(huán)境無關(guān)，但必須選好激振點的位置且測試的點要多，測出足夠多的數(shù)據(jù)才能得出準確的參數(shù)。4) 其他試驗。其他如振動篩選試驗，其目的是對生產(chǎn)線上的元件、組件、整機進行振動篩選，找出工藝生產(chǎn)中的薄弱環(huán)節(jié)，剔除劣質(zhì)產(chǎn)品從而提高整個產(chǎn)品的可靠性。1.2 按試驗加載性質(zhì)分類1）正弦振動試驗。該試驗給試件施加的是正弦振動，可以是正弦定頻，也可以是正弦掃頻振動試驗。2）隨機振動試驗。該試驗給試件施加的是隨機振動，3）混合型振動試驗。該試驗給試件同時施加隨機和正弦振動。一般情況下是寬帶隨機的背景上疊加一個或幾個