浅析振动环境中典型电子产品的损伤规律

在分析电子装备结构特点及冲击振动环境影响因素基础上,阐述了电子产品在振动环境中的损伤机理与模式,以某型雷达装备为试验对象,选取该装备某型组合体与电路板进行冲击振动与扫频振动试验,分析了电子产品在振动环境中损伤的一般规律。试验表明:电子产品在振动环境中的损伤不仅与振动类型及幅值有关,也与其自身结构有着密切的关系。     

基于疲劳累积损伤等效理论的PCB板振动加速试验研究

目的建立小样本情况下,通过试验及仿真结合求解PCB板在随机振动激励下的振动加速因子的方法。方法以疲劳累计损伤等效为研究基础,以PCB板为研究对象,通过实验室的动力学环境模拟试验,在施加相同谱型不同量级的随机激励载荷下的振动加速因子,并通过采用试验数据对仿真局部模型修正的方法得出PCB板在随机振动激励载荷下的振动加速因子。结果通过试验数据与仿真计算结果的对比,两种方法得出的振动加速因子的误差在5%以内,满足工程实践精度要求。且进一步的证实了该方法的可行性。结论对于不同种类的PCB板在进行小样本摸底试验及随机振动仿真计算的前提下,确定电路板产品的薄弱位置,之后通过疲劳仿真计算局部的疲劳寿命便可以求得一定精度要求下的振动加速因子。     

细长体试件两点激励振动试验形式的选择与分析

目的明确细长体试件最合适的两点激励试验形式。方法针对某细长体试件的不同试验形式设计了不同的试验夹具,随后针对试件和夹具开展有限元模态分析,并进行两种形式的两点激励振动试验,研究细长体试件在两点激励振动试验中采用不同试验形式时的动力学响应差异。结果模态分析和试验结果表明,试件和夹具组合体在柔性悬挂方式下依然正确反应了试件本身的模态特性,而在夹具固定方式下模态特性却发生了明显改变。结论细长体试件的两点激励振动试验更适合采用柔性悬挂方式进行。     

飞机铝合金结构连接部位表面防护体系修理技术研究

目的研究飞机铝合金结构连接部位表面防护体系修理技术。方法根据飞机铝合金连接结构腐蚀损伤特点、原防护体系类型及服役环境特点等,选取修复材料和修复工艺,制定5种不同的表面防护体系修理方法,通过在飞机典型涂层加速试验环境谱下开展加速腐蚀试验,优选出适于飞机铝合金结构连接部位表面涂层损伤修理方法。结果加速试验2周期,采用RM4修理的试件,修复部位表面开始出现脱落现象。加速试验6周期,在紧固件区域,采用RM1,RM2,RM3,RM5修理的试件在变色、粉化、开裂、起泡和剥落指标上都属于优或者良,但在生锈指标上仅采用RM3修理的试件属于良;在非紧固件区域,采用RM1,RM2,RM3,RM5修理的试件在各指标上都属于优或者良。结论 RM3更适用于飞机铝合金结构连接部位表面防护体系修理。     

两点激励振动试验时结构模态对控制效果的影响分析

飞机外挂等细长体试件的两点激励振动试验方法在国内外已经开始较广泛应用。因试件动力学的复杂特性经常造成两点激励振动试验控制超差甚至无法控制,因此在试验前有必要对试件开展模态等动力学特性分析。针对某模拟外挂的试验件及试验夹具开展了有限元模态分析,在两点激励试验前对试验中容易出现控制超差的危险频率点进行了预判。随后开展的两点激励振动试验结果证明了预判的正确性以及试验前开展动力学分析的必要性。     

材料自然环境试验数据工程化应用方法探讨

目的研究探讨材料自然环境试验数据在装备设计选材和寿命预测方面的工程化应用方法。方法通过分析材料自然环境试验数据与装备实际使用状态的符合性原则,利用肖维奈准则和子样变异系数法对暴露于海南万宁的2A12铝合金抗拉强度试验数据进行处理。采用环境效应修正系数C-t曲线初步评价2A12铝合金在某型飞机上的工程应用情况及使用寿命。结果 2A12铝合金海洋大气环境下最终的使用年限为36年,满足在海洋大气环境服役使用要求,同时满足一般军用飞机最长30年日历寿命要求,可将2A12铝合金应用于机身、机翼上翼面、平尾、垂尾等机体主要部位。结论该方法初步实现了材料自然环境试验数据在某型飞机上的工程化应用。     

基于Matlab/Simulink的导弹运输振动载荷分析

目的分析导弹在车辆运输中的振动载荷情况,为开展导弹结构可靠性分析和寿命预估提供输入条件。方法根据导弹运输车的动力学模型,利用Matlab/Simulink对不同路况条件下导弹运输车振动响应情况进行仿真计算,获得不同路况和运输车速时的振动响应情况。结果随着路面等级下降和车辆速度的增加,导弹运输车振动的幅值也相应增加。结论滤波白噪声方法模拟得到的时域路面功率谱与标准等级功率谱一致性较好,可以作为振动响应分析的输入激励。     

基于平均法的金属橡胶隔振器非线性振动特性研究

目的研究金属橡胶隔振系统的非线性振动特性和机理。方法建立该金属橡胶隔振系统的非线性动力学模型,利用平均法推导出系统的自由振动运动方程和在简谐激励下的受迫振动幅频响应方程,通过数值计算分析影响隔振系统位移传递率的因素。随后设计一种结构紧凑的金属橡胶隔振器,通过静压试验得到加载卸载迟滞回线,利用拟合方法建立金属橡胶的指数型刚度模型。该模型在相同拟合效果下参数较少,将指数型非线性刚度模型代入到振动方程中进行求解,得到理论幅频响应曲线。同时,进行金属橡胶隔振系统的正弦扫频试验,得到不同振动幅值下的实测传递率幅频响应,与理论计算结果进行对比。结果拟合参数与系统的振动特性相关,拟合参数k_(1)越大,系统共振频率越低,拟合参数k_(2)越大,系统共振频率越高。理论计算与试验结果共振频率的误差最大为2.1%,放大倍数最大误差为17.1%。该理论方法可以较为准确地计算出隔振系统的共振频率、共振放大倍数以及非线性振动的跳跃现象。结论该方法可以较为准确地通过金属橡胶隔振器的静压试验数据预估出金属橡胶隔振系统的非线性振动特性,对于金属橡胶隔振设计具有一定的应用价值。     

结构振动疲劳加速试验技术研究

目的提出一种用于评估随机振动环境下工程结构长期耐久性和疲劳可靠性的加速试验技术。方法通过开展一系列高斯和非高斯振动疲劳对比试验,系统研究影响结构振动疲劳寿命的各种因素,包括随机振动激励的均方根值、功率谱密度、带宽和峭度值等。结果非高斯随机振动激励的带宽和峭度值对结构振动疲劳寿命也有明显影响。结论当结构振动激励呈现明显的非高斯特征时,设计随机振动疲劳加速试验方案必须综合考虑振动激励的带宽和峭度值。     

某型硬质泡沫塑料弹架结构长贮特性和本构关系研究

目的研究一类硬质泡沫塑料弹架结构的贮存特性和本构关系。方法首先对结构试件进行高温压缩蠕变试验,然后对压缩后试件蠕变性能进行分析,得到材料高温压缩蠕变曲线,在此基础上用WLF方程对试件的贮存寿命进行评估,推算出试件达到特定蠕变量所需时间。结果基于试验所得材料应力-应变曲线,用数值拟合的方法建立了试件材料的压缩本构关系。结论证实了在高温压缩蠕变试验过程中材料本构关系未发生变化,研究结果可为后续型号结构试件寿命评估和失效机理研究提供参考。     

典型结构单轴和三轴振动响应对比研究

目的研究单轴振动与三轴振动对典型结构振动响应的不同影响。方法通过单轴振动及三轴振动的对比实验,以典型结构悬臂梁为研究对象,利用加速度响应测量法及动应变测量法,从不同角度研究单轴振动和三轴振动对试品造成的不同影响。结果相比于单轴振动,在三轴振动下试品谐振点发生改变的同时,谐振峰响应也更为明显。另外,由于三轴同振叠加耦合作用的影响,三轴振动下试品的响应量级也略大于单轴振动。结论单轴振动与三轴振动对试品会产生不同的考核效果。     

OMEGA算法在导弹振动工程中的应用

目的研究位移、速度和加速度谱之间的转换关系,给出三者功率谱密度之间的转换公式,进而用于导弹运输振动环境的设计。同时,研究加速度信号转换为振动位移的方法,并应用于导弹舱内单机设备安全间隙的设计。方法利用OMEGA算法,首先将加速度传感器测得的加速度时域信号转换成加速度频域信号,随后将加速度谱转换成位移谱,并计算位移谱中每个谱线对应的幅值、相位和圆频率,最后将各位移分量简单叠加得到振动位移的时间历程。结果采用该方法计算了高速公路上导弹的运输振动位移功率谱,并得到垂向、横向和纵向的峰-峰位移分别为3.32,0.46,2.14 mm。同时,计算了飞行环境下导弹舱内单机设备的振动位移,与所测得位移在幅值上相当,时域曲线形态一致。结论该方法能够很好地应用于导弹振动工程设计。     

基于弹性模型的飞机操纵动响应分析

目的 更好地研究飞机在操纵情况下的机体载荷和机体响应,同时验证动态响应分析模型和方法。方法 以某型飞机突风载荷分析用的动气弹仿真模型为基础,考虑机体弹性修正和气动模型修正,梳理试验试飞的舵偏数据,利用MSC软件的动气弹仿真分析模块,将试飞的舵偏数据作为输入信号,开展舵面操纵情况下的机体响应仿真,并将飞机操纵情况下的机体响应分析结果与试验试飞结果进行对比。结果 经过仿真和对比分析可以发现,分析数据和试飞数据整体吻合较好,能够较好地表征飞机的气动特性和结构动力学特性,同时在分析数据和试飞数据中均有比较明显的机体弹性响应成分。对于弹性飞机而言,除操纵造成的机体刚体响应外,机体弹性会带来额外的振动响应,对于特定的部位,这种振动可能是不可忽略的,需要根据具体情况进行详细分析。结论 这种振动响应对飞机操纵、乘客舒适性是否会产生不利影响,需要进一步开展研究工作。     

加速贮存寿命试验及可靠性评估

目的针对工程实际中设备在贮存期间遭受的环境应力种类繁多,而常用的贮存加速寿命试验往往只考虑单应力,不能反映产品真实环境应力问题,提出综合应力下的步退应力加速贮存寿命试验方法。方法设备级电子产品由于其组成结构复杂,失效模式难以确定,引入反映综合应力的可靠性增长理论,对试验数据采用Duane模型进行增长趋势检验,得到加速因子和加速模型,进一步得出正常应力下的设备寿命。结果综合环境下步退应力加速贮存寿命试验方法可综合考虑各环境应力对设备寿命的影响,采用可靠性增长理论评估可有效评估失效模式复杂的设备寿命特征。结论该方法可以综合考虑各环境应力对设备的影响,更能反应设备的振动环境条件,采用可靠性增长理论对加速试验进行评估可避免因失效模式不明确而无法评估的弊端。     

基于可靠性分配的整机加速因子计算方法研究

目的验证长寿命高可靠整机产品的可靠性。方法基于RPN数据的可靠性分配方法,得到子系统在各故障模式下的失效率,接着针对导致各故障模式发生的多种应力,研究温度循环、温度驻留、湿度、振动应力下的加速因子,推导出整机加速因子计算公式,并以某典型电子产品加速试验为例,验证该方法的有效性。结果整机加速因子为322.5,比传统方法计算得到的4.78×105更符合实际情况。结论基于可靠性分配的整机加速因子计算方法为整机可靠性验证提供了合理的理论依据。     

某车载油箱在随机振动环境下的疲劳寿命研究

目的 针对某车载油箱高周疲劳寿命难以预测问题,研究该设备在随机载荷环境下的疲劳寿命。方法 首先通过模态试验得到油箱固有频率及振型,然后利用Solidworks建立该车载油箱的仿真模型,在ANSYS Workbench软件中进行模态分析、随机振动分析、谐响应分析。最后利用ANSYS Workbench软件中的nCode SN Vibration (DesignLife)模块,在随机振动疲劳寿命频域分析法基础上,通过nCode模块中的Narrowband法进行油箱在多个加速度功率谱密度下的疲劳寿命研究。结果 该油箱在约束模态试验和仿真分析下所表现的动力学特性基本相同,油箱纵向为振动严酷方向。在已知加速度功率谱密度下,油箱疲劳寿命随低阶固有频率处功率谱密度幅值的增加而降低,但油箱薄弱部位始终保持不变。结论 建立的仿真模型准确,可为油箱优化设计及后续油箱疲劳试验提供参考。     

某型航空包装箱加速试验方法研究

目的激发航空包装箱使用寿命内的潜在薄弱环节。方法基于寿命期剖面和故障机理分析,采用时间压缩、事件压缩和加速应力的加速方法,设计一种综合考虑湿热、随机振动、叉运、人工拆装、冲击和跌落的多应力加速试验方法。结果该试验将模拟包装箱16年使用寿命的试验时间加速至96天,有效地激发了产品金属紧固件锈蚀、结构件部分损坏等潜在故障,进而通过改进措施提升了包装箱的可靠性水平。结论该方法用于多应力加速试验合理可行。     

列车运行监控装置主机的超高斯加速振动试验研究

目的解决LKJ主机的超高斯振动试验问题。方法基于LKJ主机的实测振动环境数据,提出一种超高斯振动数据归纳方法,并应用该方法归纳出LKJ主机x、y、z向的实测PSD,同时按5.66的加速因子构建出超高斯加速振动试验剖面,其中x、y、z向PSD的RMS分别为3.34、6.28、3.85 m/s^(2),峰度分别为6.48、6.58、6.81,频率范围均为2~350 Hz。最后,采用超高斯加速试验剖面分别对2个LKJ主机进行超高斯振动试验验证。结果试验共激发出7类故障模式,这与特定线路运行LKJ主机现场故障模式高度吻合。结论该试验方法验证了LKJ主机超高斯加速振动试验的有效性。     

内爆炸载荷作用下爆炸容器振动响应试验研究

为研究具有密闭结构的装备、建筑物或地下工事在内爆炸载荷作用下的冲击振动响应,通过某一尺寸爆炸容器的冲击振动环境试验构建内爆炸振源模型和密闭结构响应模型,比较测量了几个典型位置在不同强度载荷下的振动情况并进行频谱分析,提出了基于振动主频的判断结构损伤和防止共振响应的方法,并对试验数据进行数值拟合,弄清振动参数在结构上的衰...