振动台在使用中经常运用的公式
求推力(f)的公式f=(m0+m1+m2+ ……)a…………………………公式(1)
式中:f—推力(激振力)(n)
m0—振动台运动部分有效质量(kg)
m1—辅助台面质量(kg)
m2—试件(包括夹具、安装螺钉)质量(kg)
试验加速度(m/s2)加速度(a)、速度(v)、位移(d)三个振动参数的互换运算公式2.1 a=ωv ……………………………………………………公式(2)
式中:a—试验加速度(m/s2)
v—试验速度(m/s)
ω=2πf(角速度)
其中f为试验频率(hz)
2.2 v=ωd×10-3………………………………………………公式(3)
式中:v和ω与“2.1”中同义
d—位移(mm0-p)单峰值
2.3 a=ω2d×10-3………………………………………………公式(4)
式中:a、d和ω与“2.1”,“2.2”中同义
公式(4)亦可简化为:
a=
式中:a和d与“2.3”中同义,但a的单位为g
1g=9.8m/s2
所以: a≈,这时a的单位为m/s2
定振级扫频试验平滑交越点频率的计算公式
3.1加速度与速度平滑交越点频率的计算公式
fa-v=………………………………………公式(5)
式中:fa-v—加速度与速度平滑交越点频率(hz)(a和v与前面同义)。
3.2 速度与位移平滑交越点频率的计算公式
…………………………………公式(6)
式中:—加速度与速度平滑交越点频率(hz)(v和d与前面同义)。
3.3 加速度与位移平滑交越点频率的计算公式
fa-d=……………………………………公式(7)
式中:fa-d— 加速度与位移平滑交越点频率(hz),(a和d与前面同义)。
根据“3.3”,公式(7)亦可简化为:
fa-d≈5×a的单位是m/s2
4、 扫描时间和扫描速率的计算公式
4.1 线性扫描比较简单:
s1=……………………………………公式(8)
式中: s1—扫描时间(s或min)
fh-fl—扫描宽带,其中fh为上限频率,fl为下限频率(hz)
v1—扫描速率(hz/min或hz/s)
4.2 对数扫频:
4.2.1 倍频程的计算公式
n=……………………………………公式(9)
式中:n—倍频程(oct)
fh—上限频率(hz)
fl—下限频率(hz)
4.2.2 扫描速率计算公式
r=……………………………公式(10)
式中:r—扫描速率(oct/min或)
fh—上限频率(hz)
fl—下限频率(hz)
t—扫描时间
4.2.3扫描时间计算公式
t=n/r ……………………………………………公式(11)
式中:t—扫描时间(min或s)
n—倍频程(oct)
r—扫描速率(oct/min或oct/s)
5、随机振动试验常用的计算公式
5.1 频率分辨力计算公式:
△f=……………………………………公式(12)
式中:△f—频率分辨力(hz)
fmax—zui高控制频率
n—谱线数(线数)
fmax是△f的整倍数
5.2 随机振动加速度总均方根值的计算
(1)利用升谱和降谱以及平直谱计算公式
psd
(g2/hz)
功率谱密度曲线图(a)
a2=w·△f=w×(f1-fb) …………………………………平直谱计算公式
a1=……………………升谱计算公式
a1=……………………降谱计算公式
式中:m=n/3 n为谱线的斜率(db/octive)
若n=3则n=1时,必须采用以下降谱计算公式
a3=2.3w1f1lg
加速度总均方根值:
gmis=(g)…………………………公式(13-1)
设:w=wb=w1=0.2g2/hz fa=10hz fb=20hz f1=1000hz f2=2000hz
wa→wb谱斜率为3db,w1→w2谱斜率为-6db
利用升谱公式计算得:a1=
利用平直谱公式计算得:a2=w×(f1-fb)=0.2×(1000-20)=196
利用降谱公式计算得:a3=
利用加速度总均方根值公式计算得:gmis===17.25
(2) 利用平直谱计算公式:计算加速度总均方根值
psd
(g2/hz)
功率谱密度曲线图(b)
为了简便起见,往往将功率谱密度曲线图划分成若干矩形和三角形,并利用上升斜率(如3db/oct)和下降斜率(如-6db/oct)分别算出wa和w2,然后求各个几何形状的面积与面积和,再开方求出加速度总均方根值grms=(g)……公式(13-2)
注意:第二种计算方法的结果往往比用升降谱计算结果要大,作为大概估算可用,但要计算就不能用。
例:设w=wb+w1=0.2g2/hz fa=10hz fb=20hz f1=1000hz f2=2000hz
由于fa的wa升至fb的wb处,斜率是3db/oct,而wb=0.2g2/hz
10所以wa=0.1g2/hz
又由于f1的w1降至f2的w2处,斜率是-6db/oct,而w1=0.2g2/hz
10所以w2=0.05g2/hz
将功率谱密度曲线划分成三个长方形(a1a2a3)和两个三角形(a4a5),再分别求出各几何形的面积,则
a1=wa×(fb-fa)=0.1×(20-10)=1
a2=w×(f1-fb)=0.2×(1000-20)=196
a3=w2×(f2-f1)=0.05×(2000-1000)=50
加速度总均方根值grms=
=
=17.96(g)
5.3 已知加速度总均方根g(rms)值,求加速度功率谱密度公式
sf =……………………………………………………公式(14)
设:加速度总均方根值为19.8grms求加速度功率谱密度sf
sf =
5.4 求xp-pzui大的峰峰位移(mm)计算公式
准确的方法应该找出位移谱密度曲线,计算出均方根位移值,再将均方根位移乘以三倍得出zui大峰值位移(如果位移谱密度是曲线,则必须积分才能计算)。在工程上往往只要估计一个大概的值。这里介绍一个简单的估算公式
xp-p=1067·……………………………………公式(15)
式中:xp-p—zui大的峰峰位移(mmp-p)
fo—为下限频率(hz)
wo—为下限频率(fo)处的psd值(g2/hz)
设: fo=10hz wo=0.14g2/hz
则: xp-p=1067·
5.5 求加速度功率谱密度斜率(db/oct)公式
n=10lg(db/oct)…………………………………………公式(16)
式中: n=lg(oct倍频程)
wh—频率fh处的加速度功率谱密度值(g2/hz)
wl—频率fl处的加速度功率谱密度值(g2/hz)