正弦振動(dòng)試驗(yàn)

鄺賢鋒運(yùn)輸包裝試驗(yàn)正弦振動(dòng)試驗(yàn)振動(dòng)的危害

在運(yùn)輸過(guò)程中，產(chǎn)品會(huì)因振動(dòng)發(fā)生表面擦傷、漆膜或鍍膜脫落等問(wèn)題，內(nèi)部部件還會(huì)因反復(fù)施加作用力發(fā)生螺釘松動(dòng)、部件變形彎曲、產(chǎn)生裂紋、斷裂、脫落等現(xiàn)象，造成不必要的損失。

運(yùn)輸包裝件所受的振動(dòng)危害主要來(lái)自運(yùn)輸環(huán)境和運(yùn)輸工具。在汽車(chē)運(yùn)輸過(guò)程中，公路路面的起伏不平、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的固有振動(dòng)、輪胎的充氣程度和減震彈簧的性能等因素都可能會(huì)使運(yùn)輸包裝件發(fā)生上下、前后、左右不同方向的振動(dòng)；在火車(chē)運(yùn)輸過(guò)程中，受牽引機(jī)車(chē)和鐵軌接縫的影響，運(yùn)輸包裝件也會(huì)發(fā)生周期性的振動(dòng)；在海運(yùn)過(guò)程中，運(yùn)輸包裝件除了受到發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)影響外，還因水面風(fēng)浪的顛簸發(fā)生低頻振動(dòng)；在空運(yùn)過(guò)程中，運(yùn)輸包裝件不但受到發(fā)動(dòng)機(jī)高頻激振的影響，還會(huì)受氣流作用產(chǎn)生低頻振動(dòng)以及周期性的上下和左右搖擺。由于運(yùn)輸工具和運(yùn)輸環(huán)境存在差異，運(yùn)輸包裝件的振幅范圍也不盡相同。目前在國(guó)內(nèi)外的一些研究中，對(duì)汽車(chē)、火車(chē)、船舶、飛機(jī)等運(yùn)輸工具的實(shí)測(cè)結(jié)果說(shuō)明，平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)大量存在于汽車(chē)、火車(chē)和飛機(jī)的運(yùn)輸環(huán)境中，船舶的隨機(jī)振動(dòng)量很小?；疖?chē)和飛機(jī)的隨機(jī)振動(dòng)功率譜密度值比汽車(chē)小得多，這說(shuō)明汽車(chē)運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械條件最差。

正弦振動(dòng)試驗(yàn)

振動(dòng)試驗(yàn)需要確定的量值

運(yùn)輸包裝的振動(dòng)試驗(yàn)分為正弦定頻振動(dòng)試驗(yàn)、正弦變頻振動(dòng)試驗(yàn)和隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)三種。振動(dòng)試驗(yàn)中需要確定的量值很多，有的與樣品特性有關(guān)，有的與氣候有關(guān)，有的則與包裝流通過(guò)程中的力學(xué)條件有關(guān)。三種振動(dòng)試驗(yàn)中需要確定的量值如表所示。正弦振動(dòng)試驗(yàn)

一、正弦定頻振動(dòng)試驗(yàn)

進(jìn)行正弦定頻振動(dòng)試驗(yàn)的目的就是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬運(yùn)輸包裝件在運(yùn)輸過(guò)程中可能受到的正弦定頻振動(dòng)，用以評(píng)定在正弦定頻振動(dòng)情況下運(yùn)輸包裝件的強(qiáng)度及對(duì)內(nèi)裝物的保護(hù)能力。它既可以作為單項(xiàng)試驗(yàn)，也可以作為一系列試驗(yàn)的組成部分。

在《GB/T4857.7－2005包裝運(yùn)輸包裝件基本試驗(yàn)方法》中，規(guī)定了兩種正弦定頻振動(dòng)試驗(yàn)方法。

正弦定頻振動(dòng)試驗(yàn)1.定加速度法

試驗(yàn)時(shí)，在不能確定運(yùn)輸方法的情況下，一般采取的方式是，在相應(yīng)的頻率范圍內(nèi)確定試驗(yàn)頻率，產(chǎn)生在0.5～1.0g的某一目標(biāo)加速度值，故稱(chēng)之為定加速度法的正弦定頻振動(dòng)試驗(yàn)。這個(gè)試驗(yàn)不需要確定振幅參數(shù)值，因?yàn)檎駝?dòng)頻率、振動(dòng)加速度和振幅三者之間存在著固定的數(shù)學(xué)關(guān)系，用振動(dòng)狀態(tài)方程式表示為：正弦振動(dòng)試驗(yàn)振幅：y=Asin（ωt+φ）

速度：v=Aωcos（ωt+φ）

加速度：a=-Aω2sin（ωt+φ）

振幅：y=Asinωt

則加速度：a=-ω^2·Asinωt

其中，ω=2π/T；A為振子的最大振幅

需要注意的是，通常振動(dòng)位移都采用峰-峰值（Dp-p）表示，而式中D0-p表示半峰值位移，單位為mm；G表示振動(dòng)加速度，一般習(xí)慣用g的倍數(shù)表示；f表示振動(dòng)頻率，單位為Hz。振動(dòng)位移Dp-p是半峰值位移D0-p的兩倍，即Dp-p＝2D0-p。

正弦振動(dòng)試驗(yàn)

在這類(lèi)振動(dòng)試驗(yàn)中，試驗(yàn)時(shí)間的確定主要有以下兩種方式：

①根據(jù)實(shí)際情況和試驗(yàn)?zāi)康?，由客?hù)確定；

②在確定運(yùn)輸包裝件的固有頻率后，按照不同的運(yùn)輸方法，在測(cè)得的共振點(diǎn)上進(jìn)行定加速度的定頻試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)間一般根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行選擇，詳見(jiàn)表2。

這類(lèi)試驗(yàn)適用于機(jī)械和電子產(chǎn)品類(lèi)的運(yùn)輸包裝件。表2定加速度正弦定頻振動(dòng)試驗(yàn)的時(shí)間選擇正弦振動(dòng)試驗(yàn)

2.定位移法

定位移法是選定預(yù)定的振幅，使樣品在2Hz的頻率下振動(dòng)，并逐漸提高頻率，直到試驗(yàn)樣品即將與振動(dòng)臺(tái)分離為止。在試驗(yàn)期間，沿試驗(yàn)樣品底部移動(dòng)厚度為1.5～3.0mm、最小寬度為50mm的標(biāo)準(zhǔn)量具，如果在至少三分之一試驗(yàn)樣品的底面積部分，該標(biāo)準(zhǔn)量具可以被插入，即認(rèn)為試驗(yàn)樣品與振動(dòng)臺(tái)分離。根據(jù)ASTMD999的規(guī)定，位移一般確定為25.4mm（即1.0in.），振動(dòng)頻率主要在低頻范圍內(nèi)，一般為2～5Hz。這種試驗(yàn)方法又被稱(chēng)為連續(xù)沖擊試驗(yàn)。正弦振動(dòng)試驗(yàn)

國(guó)際安全運(yùn)輸協(xié)會(huì)（ISTA）發(fā)布的測(cè)試程序中采用的就是定位移法。ISTA1A和ISTA1B根據(jù)運(yùn)輸包裝件的質(zhì)量不同，分別選擇了不同的試驗(yàn)強(qiáng)度。

在ISTA的標(biāo)準(zhǔn)程序中總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)參數(shù)值，當(dāng)運(yùn)輸包裝件質(zhì)量大于68kg時(shí)，振動(dòng)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)值詳見(jiàn)表3。這種方法中的沖擊次數(shù)是一定的（14200次或11800次），頻率不同，測(cè)試時(shí)間也會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生變化。表3定位移正弦定頻振動(dòng)試驗(yàn)的時(shí)間選擇正弦振動(dòng)試驗(yàn)

二、正弦變頻振動(dòng)試驗(yàn)

在運(yùn)輸過(guò)程中，有時(shí)外力的振動(dòng)頻率與運(yùn)輸包裝件的固有頻率相一致，就會(huì)引起共振現(xiàn)象。正弦變頻振動(dòng)試驗(yàn)的目的是確定運(yùn)輸包裝件的固有頻率，找出引起產(chǎn)品損壞的共振點(diǎn)，并考察在正弦變頻振動(dòng)或共振情況下運(yùn)輸包裝件的強(qiáng)度及對(duì)內(nèi)裝物的保護(hù)能力，為防震包裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供基本參數(shù)。

正弦振動(dòng)試驗(yàn)

一般而言，共振點(diǎn)是運(yùn)輸包裝件的薄弱環(huán)節(jié)。實(shí)踐證明，運(yùn)輸包裝件若在共振點(diǎn)上能經(jīng)得住規(guī)定的應(yīng)力循環(huán)的振動(dòng)，那么在其他頻率點(diǎn)上也就一定能經(jīng)住考驗(yàn)。正弦變頻振動(dòng)試驗(yàn)既可以作為單項(xiàng)試驗(yàn)，也可以作為一系列試驗(yàn)的組成部分。正弦振動(dòng)試驗(yàn)正弦變頻振動(dòng)試驗(yàn)主要有兩種試驗(yàn)方法。方法一：將頻率控制在3~100Kz的范圍內(nèi)，并重復(fù)兩個(gè)周期。變頻速率為每分鐘0.5倍頻程。最大加速度可設(shè)定為2.5m/s2，5m/s2或7.5m/s2。

方法二：在主共振頻率的