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智能制造  •  gaosheng  •  发表于1个月前  •  27次阅读

一、力学环境试验技术概论

国内外力学环境试验方法标准中规定的力学环境试验,常见的有以下几种:正弦振动试验;随机振动试验;调制正弦振动试验;冲击试验;碰撞试验;离心恒加速度试验;摇摆试验;倾跌与翻倒试验;弹跳试验;撞击试验;自由跌落试验。与力学环境因素组合在一起的多因素综合试验有:温度、振动(正弦)综合试验;温度、低气压等。上述的各项力学环境试验是针对非包装产品或者包装可视为产品的组成部分的产品。对于包装产品(运输包装件)的力学环境试验。除了选择上述部分的试验项目外。还有下列试验项目:运输包装件六角滚筒试验;垂直冲击跌落试验;水平冲击试验;堆码试验;压力试验;材料动态特性试验等。

包括气候试验在内的我国目前正在贯彻执行的电工电子产品基本环境试验规程以及国家军用标准中的各项试验方法,就是标准化了的人工模拟试验,它们是等效采用或等同采用了国际标准和美国军用标准,在国际上是通用的。采用标准化的人工模拟试验方法。一方面可以按照使用目的比较真实地模拟实际环境的影响,使试验具有模拟性;也可使不同试验室里所做的试验能够相互进行比较以避免试验程序和试验设备上的差异给试验结果带来的影响、使试验具有再现性;对于在同一个试验室里不同时间所做的试验能够前后比较,使试验具有重复性。

国内与国际上几十年的实践经验证明,这些标准中规定的环境试验方法可以模拟实际的使用环境,可以重现这些环境的影响。因此,当我们需要进行环境试验时应尽量采用环境试验方法标准中相应的试验方法,用统一的尺度来衡量产品的环境适应性,以便在较大范围内比较试验结果,交流试验数据,评定产品的质量。

二、力学环境试验的目的和意义

在经济、技术高速发展的今天,产品的质量正在得到人们的重视,人们更加重视产品的环境适应性问题。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试验工作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使用期满的全过程中能够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、废品率和使用期等。其中,产品的可靠性是产品质量的重要内容。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任务的概率。这个规定的条件包括了环境条件、载荷条件及使用维护人员的条件。产品丧失了规定的功能,而不能完成规定的任务叫做发生故障,对元器件来说一般称为失效。这些故障中有些是在使用元件或材料不合要求或在不恰当的操作使用条件下必然出现的现象,另外一些故障则是带有随机性,这种随机性在故障出现之前是无法事先预料的,但是它们服从于一定的规律。某个产品的故障率越低,则该产品的可靠性就越高。

力学环境因素是在经济建设和国防建设中经常大量遇到的因素,这种力学环境条件在工程实际中无处不在。严重的振动、冲击、摇摆等,会对机器设备以及操作人员带来各种危害。

强烈而持续的振动会引起结构断裂,造成严重事故。大型客机曾因一枚螺栓疲劳断裂而机毁人亡。大型气轮发电机组曾因轴承振动疲劳而发生转子断成数段飞出数百米外。美国的塔柯乌大桥因风引起其振动而摧毁。强地震造成的建筑物倒塌形成灾难性破坏更是触目惊心。历史上的种种事例,不胜枚举。因此在机器设备的设计中,考虑振动、冲击的影响,防止疲劳和冲击破坏的产生,确保设备的安全,免使人员受害,是一个非常迫切的问题。

强烈的振动和冲击会导致设备的失效。仪器仪表会因为振动而使精度降低、元器件失效损坏甚至失灵,持续的振动会使机件松动,密封破坏,甚至不能工作。微电子器件内部的微粒由于受振动环境的影响而使技术参数发生很大的变化,导致控制失灵,如果在航天装备上,将会带来巨大的损失。集成电路的引线,受到离心加速度的作用,会产生引线断裂。行进火炮的发射瞄准机构由于受颠簸摇摆的环境影响而使发射命中率降低。力学环境对仪器设备的可靠性造成了严重的威胁。

力学环境条件对人体也会造成严重的危害,车辆的随机振动频带在30Hz左右时,人的腹腔将发生共振,引起呕吐。频率在300~400 Hz时,人的脑腔将发生共振,使人头昏。振动是噪音的来源,强噪音会造成环境污染,使人不能正常地工作和休息,并造成各种职业病和污染性病害,危及人类的健康。在航天医学研究上,飞行员和宇航员对于航天航空中遇到的振动、冲击、变加速度的环境适应性研究已成为了一个重要课题。

对于振动、冲击的研究,经济和国防建设的发展又提出了更高更苛刻的要求。因此,研究力学环境试验技术,研究振动与冲击的目的,就是要防止各种力学环境因素对机器、设备、装备、结构、元件、器件的影响和对人身造成的危害,确保产品的质量和可靠性,这是我国现代化建设的重要课题之一。

对力学环境试验技术的研究,就是要防止力学环境因素对产品造成的危害,通过对力学理论更深的研究,从而对力学环境因素所产生的破坏失效机理进行更深入更全面的分析,找出更好更切实际的解决方法,其方法有:环境预防、环境防护、环境控制、环境利用。

摘自:《力学环境试验技术》

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