東莞市貝爾試驗(yàn)設(shè)備有限公司

1、力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)概述1.力學(xué)環(huán)境試驗(yàn) 1.1 環(huán)境 環(huán)境是指在任何時(shí)間和地點(diǎn)所存在的或遇到的自然的和誘發(fā)的條件的總和。 環(huán)境分類 按自然環(huán)境分：可分為陸地、海洋、高空和宇宙空間等； 按產(chǎn)品所處的狀態(tài)分：可分為貯存、運(yùn)輸、安裝、搬運(yùn)和使用等； 按起因分：可分為自然環(huán)境（例如：重力、溫度、濕度、氣壓、沙塵、鹽霧等）和由設(shè)備引起或者由設(shè)備與周圍介質(zhì)相互作用引起的環(huán)境（例如加速度、振動(dòng)、沖擊、電或動(dòng)力加熱、氣動(dòng)激勵(lì)等）。 但目前使用較多的分類方法是按環(huán)境因素屬性進(jìn)行的分類。按照這種分法，可分為： 氣候因素，包括溫度、濕度、氣壓、雨、雪、冰、霜、沙塵、鹽霧、腐蝕性氣體等； 力學(xué)因素（也稱機(jī)械因素），包括

2、振動(dòng)、沖擊、搖擺、恒加速度、爆炸、地震、噪聲振動(dòng)等； 生物因素，包括霉菌、昆蟲、海洋生物等； 電磁輻射因素，包括無(wú)線電干擾、雷電、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等。 1.2 環(huán)境條件 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。通常用參數(shù)來(lái)表述。環(huán)境參數(shù)是表征環(huán)境條件的一個(gè)或數(shù)個(gè)物理、化學(xué)和生物的特征量。根據(jù)不同條件下各種環(huán)境因素影 響程度的不同，還劃分出不同的嚴(yán)酷等級(jí)。如加速度、速度、位移等。 1.3 環(huán)境試驗(yàn) 環(huán)境試驗(yàn)是為了保證產(chǎn)品在規(guī)定的壽命期間，在預(yù)期的使用、運(yùn)輸或貯存的所有環(huán)境下，保持功能可靠性而進(jìn)行的活動(dòng)。是將產(chǎn)品暴露在自然的或人工的環(huán)境條件下經(jīng)受其作用，以評(píng)價(jià)產(chǎn)品在實(shí)際使用、運(yùn)輸

3、和貯存的環(huán)境條件下的性能，并分析研究環(huán)境因素的影響程度及其作用機(jī)理。 1.4 力學(xué)環(huán)境試驗(yàn) 力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)是為了保證產(chǎn)品在規(guī)定的壽命期間，在預(yù)期的使用、運(yùn)輸、流通環(huán)境條件下，保持功能可靠性而進(jìn)行的活動(dòng)。 特點(diǎn): 以力作用為突出特征。考核、評(píng)價(jià)產(chǎn)品在力作用下的功能可靠性、結(jié)構(gòu)完好性。 1.5 力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)方法 1.5.1 自然暴露試驗(yàn) 自然暴露試驗(yàn)是將試驗(yàn)樣品放到某些典型的自然環(huán)境條件下，一般分露天、棚下和室內(nèi)三種狀態(tài)進(jìn)行暴露。 1.5.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)(外場(chǎng)試驗(yàn)) 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)是將試驗(yàn)樣品放置在各種典型的使用現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行正常使用定期測(cè)試。 1.5.3 人工模擬試驗(yàn)(試驗(yàn)室試驗(yàn)) 人工模擬試驗(yàn)是人們?cè)诳蒲泻?/p>

4、生產(chǎn)中廣泛采用的一種試驗(yàn)方式。即在試驗(yàn)室里利用試驗(yàn)設(shè)備創(chuàng)造出一個(gè)單環(huán)境因素或多個(gè)環(huán)境因素綜合作用于產(chǎn)品上，以此考核產(chǎn)品在使用、運(yùn)輸和貯存中主要環(huán)境因素作用下的適應(yīng)性能。人工環(huán)境試驗(yàn)可以分為三種: 模擬單一環(huán)境因素對(duì)試驗(yàn)樣品影響的單項(xiàng)試驗(yàn)； 模擬兩個(gè)或兩個(gè)以上的環(huán)境因素同時(shí)作用于試驗(yàn)樣品的綜合試驗(yàn)； 兩個(gè)或兩個(gè)以上的環(huán)境因素依次或交替作用于試驗(yàn)樣品的組合試驗(yàn)。 1.5.4 試驗(yàn)室試驗(yàn)常用方法 規(guī)定一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)。這是應(yīng)用最為廣泛的試驗(yàn)方法。 1) 規(guī)定一種接近實(shí)際環(huán)境的機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)模擬。 2) 根據(jù)試驗(yàn)產(chǎn)品破壞或失效的等效原理來(lái)規(guī)定一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 用規(guī)定一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)的方法作試驗(yàn)的特點(diǎn)是，當(dāng)滿足各項(xiàng)運(yùn)

5、動(dòng)特征參數(shù)的容差要求時(shí)，試驗(yàn)具有高的再現(xiàn)性。 規(guī)定一種試驗(yàn)機(jī)，這是用試驗(yàn)樣品破壞或失效的等效原理而引出的一種試驗(yàn)方法。 規(guī)定試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)方法的特點(diǎn)是試驗(yàn)中不需要測(cè)量運(yùn)動(dòng)特征參數(shù)，但在某些情況下再現(xiàn)性較差。 規(guī)定一種結(jié)構(gòu)響應(yīng)譜。這種方法主要用于沖擊試驗(yàn)中 1.5.5 國(guó)內(nèi)外力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)，常見的有以下幾種： 正弦振動(dòng)試驗(yàn)； 隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)； 沖擊試驗(yàn)； 碰撞試驗(yàn)； 離心恒加速度試驗(yàn)；搖擺試驗(yàn)； 傾跌與翻倒試驗(yàn)；彈跳試驗(yàn)； 撞擊試驗(yàn)； 自由跌落試驗(yàn)等。 與力學(xué)環(huán)境因素組合在一起的多因素綜合試驗(yàn)有：溫度、振動(dòng)綜合試驗(yàn)； 2) 溫度、濕度、振動(dòng)綜合試驗(yàn)； 3)溫度、濕度、低氣壓、

6、振動(dòng)綜合試驗(yàn)等。 上述的各項(xiàng)力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)是針對(duì)非包裝產(chǎn)品或者包裝可視為產(chǎn)品的組成部分的產(chǎn)品，對(duì)于包裝產(chǎn)品（運(yùn)輸包裝件）的力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)，除了選擇上述部份的試驗(yàn)項(xiàng)目外，還有下列試驗(yàn)項(xiàng)目： 運(yùn)輸包裝件六角滾筒試驗(yàn)； 垂直沖擊跌落試驗(yàn)； 水平?jīng)_擊試驗(yàn)； 堆碼試驗(yàn)； 壓力試驗(yàn)； 材料動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)等。 我國(guó)目前正在貫徹執(zhí)行的電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程以及國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)中的各項(xiàng)試驗(yàn)方法，就是標(biāo)準(zhǔn)化了的人工模擬試驗(yàn)，它們是等效采用或等同采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)。 1.5.6 采用標(biāo)準(zhǔn)化了的人工模擬試驗(yàn)方法的特點(diǎn) 1) 試驗(yàn)的模擬性 可按照使用目的比較真實(shí)地模擬實(shí)際環(huán)境的影響。 2) 試驗(yàn)的再現(xiàn)性 可使不同

7、試驗(yàn)室里所做的試驗(yàn)?zāi)軌蛳嗷ミM(jìn)行比較，以避免試驗(yàn)程序和試驗(yàn)設(shè)備上的差異給試驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)影響。 3) 試驗(yàn)的重復(fù)性 可對(duì)在同一個(gè)試驗(yàn)室里 4) 經(jīng)濟(jì)、方便 1.5.7 環(huán)境試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化 以理論研究為基礎(chǔ)統(tǒng)一、規(guī)范試驗(yàn)室試驗(yàn)方法。 1)國(guó)際環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化。 國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）TC50是影響面最廣，最有權(quán)威性的組織。 美國(guó)軍事系統(tǒng)各部門在環(huán)境條件與試驗(yàn)方面也進(jìn)行了較為深入、系統(tǒng)和全面的研究工作。 在環(huán)境試驗(yàn)方面最有影響的美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)有： · MIL-STD-810，其名稱在810C時(shí)叫“環(huán)境試驗(yàn)”，在810D時(shí)叫“環(huán)境試驗(yàn)方法和工程導(dǎo)則”； · MIL-STD-202電子

8、和電氣元件的環(huán)境試驗(yàn)方法； · MIL-STD-750半導(dǎo)體器件的試驗(yàn)方法； · MIL-STD-883微電子器件實(shí)驗(yàn)方法和程序等等。 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的標(biāo)準(zhǔn)范圍寬，涉及面廣，與環(huán)境試驗(yàn)有關(guān)的如：振動(dòng)沖擊的名詞術(shù)語(yǔ)；試驗(yàn)設(shè)備的特性描述；運(yùn)輸包裝件的基本試驗(yàn)；材料的試驗(yàn)等等，許多物理特性的試驗(yàn)也屬其范疇。 2)我國(guó)環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化 二十世紀(jì)80年代，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)總局的領(lǐng)導(dǎo)下，成立了跨行業(yè)、跨部門的全國(guó)電工電子產(chǎn)品環(huán)境技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（簡(jiǎn)稱環(huán)標(biāo)委）。我國(guó)的環(huán)境試驗(yàn)起步于二十世紀(jì)50年代。 我國(guó)的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)除了環(huán)標(biāo)委以外，與環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)有關(guān)的還有“全國(guó)機(jī)械

9、振動(dòng)和沖擊標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)”（簡(jiǎn)稱振標(biāo)委）、“全國(guó)試驗(yàn)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)”（簡(jiǎn)稱試標(biāo)委）、“全國(guó)包裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)”等。 近二十多年來(lái)，我國(guó)環(huán)境試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化工作瞄準(zhǔn)了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，新的環(huán)境技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不斷涌現(xiàn)，有利的促進(jìn)了環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)的快速發(fā)展。 1) 采用IEC標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)先后相應(yīng)制定了 GB/T47964798電工電子產(chǎn)品環(huán)境參數(shù)分類及其嚴(yán)酷等級(jí)、自然環(huán)境條件、應(yīng)用環(huán)境條件； · GB/T24212424電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程，其中包括總則和項(xiàng)環(huán)境試驗(yàn)方法和導(dǎo)則； · GB/T5170電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備基本參數(shù)檢定方法； · GB/T10593電工電子

10、產(chǎn)品環(huán)境參數(shù)測(cè)量方法等。 2) 等效采用ISO標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)先后相應(yīng)制定了 · GB4857運(yùn)輸包裝件基本試驗(yàn)一系列包裝試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)； · GB10586-592 環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)條件； GB7670 試驗(yàn)設(shè)備特性的描述方法等。 3) 為適應(yīng)我國(guó)國(guó)防建設(shè)的需要，參照MIL標(biāo)準(zhǔn)，先后相應(yīng)制定了 · GJB4.14.13艦船電子設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)軍用標(biāo)準(zhǔn)；GJB150軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法； · GJB360電子及電氣元件試驗(yàn)方法； · GJB367軍用通信設(shè)備通用技術(shù)條件、環(huán)境試驗(yàn)方法； · GJB548微電子器件試驗(yàn)方法和程序等等。 4) 為了進(jìn)一步

11、規(guī)范試驗(yàn)設(shè)備和測(cè)量器具，國(guó)家計(jì)量局先后制定JJG標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)試驗(yàn)設(shè)備的計(jì)量起到了良好的作用。 2.力學(xué)環(huán)鏡試驗(yàn)?zāi)康暮鸵饬x 2.1力學(xué)環(huán)境因素是在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)中大量遇到的環(huán)境因素。 強(qiáng)烈的振動(dòng)和沖擊會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的失效。 力學(xué)環(huán)境條件對(duì)人體也會(huì)造成嚴(yán)重的危害。 振動(dòng)是噪音的來(lái)源，強(qiáng)噪音會(huì)造成環(huán)境污染，使人不能正常地工作和休息，并造成各種職業(yè)病和污染性病害，危及人類的健康。 在航天醫(yī)學(xué)研究上，飛行員和宇航員對(duì)于航天航空中遇到的振動(dòng)、沖擊、變加速度的環(huán)境適應(yīng)性研究已成為了一個(gè)重要課題。 對(duì)于振動(dòng)、沖擊的研究，經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的發(fā)展又提出了更高更苛刻的要求。 2.2 研究力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)，研究振動(dòng)與沖擊的

12、目的，就是要防止各種力學(xué)環(huán)境因素對(duì)機(jī)器、設(shè)備、裝備、結(jié)構(gòu)、元件、器件的影響和對(duì)人身造成的危害，確保產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，這是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)的重要課題之一。 環(huán)境預(yù)防就是對(duì)產(chǎn)品精心進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)、在設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)產(chǎn)品的環(huán)境條件，進(jìn)行必要的抗振動(dòng)沖擊的設(shè)計(jì)。 環(huán)境防護(hù)是根據(jù)特定環(huán)境中對(duì)產(chǎn)品起著有害影響的因素，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上采取相應(yīng)的防護(hù)措施。 環(huán)境控制是改變產(chǎn)品所在場(chǎng)所的局部工作環(huán)境。 · 降低振源強(qiáng)度，如做好高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)平衡、減少氣流、液流的脈動(dòng)力等； · 積極進(jìn)行隔振，包括主動(dòng)隔振（振源隔離）和被動(dòng)隔振（對(duì)精密儀器設(shè)備進(jìn)行隔振加以保護(hù)）； · 采取各

13、種措施降低系統(tǒng)對(duì)激勵(lì)的響應(yīng)（減振），如改變固有頻率避開共振，阻尼減振，動(dòng)力減振以及振動(dòng)主動(dòng)抑制等。 環(huán)境利用就是考慮振動(dòng)沖擊除危害性的一面外，在某些情況下還可利用其為人類服務(wù)。 3.力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備 3.1振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備 機(jī)械振動(dòng)臺(tái):雙向、單向、定頻、掃頻線性、指數(shù)等。 特點(diǎn): 重載、低頻(5100Hz)、價(jià)廉、操作方便、可靠。 主要參數(shù):載荷、基本運(yùn)動(dòng)(正弦)、頻率范圍、加速度、位移、橫向運(yùn)動(dòng)、波形失真、振幅容差、均勻度等。 電動(dòng)振動(dòng)臺(tái):功能強(qiáng)大(正弦、隨機(jī)、沖擊等)、頻率范圍大、系統(tǒng)復(fù)雜、承載小、維修不便。 主要參數(shù):推力、基本運(yùn)動(dòng)(正弦、隨機(jī)、沖擊等) 、頻率范圍、加速度、位移、速度、橫向

14、運(yùn)動(dòng)、波形失真、振幅容差、均勻度、定振精度、均勻度等。 電液振動(dòng)臺(tái):功能強(qiáng)大(正弦、隨機(jī)、沖擊等)、承載大、位移大、低頻、頻率范圍適中、需基礎(chǔ)。 主要參數(shù):推力、基本運(yùn)動(dòng)(正弦、隨機(jī)、沖擊等) 、頻率范圍、加速度、位移、速度、橫向運(yùn)動(dòng)、波形失真、振幅容差、均勻度、定振精度、均勻度等。 3.2 沖擊試驗(yàn)設(shè)備 沖擊臺(tái):自由跌落式、強(qiáng)迫跌落式、沖擊放大式、水平?jīng)_擊式等。 主要參數(shù):載荷、基本運(yùn)動(dòng)(半正弦、后峰鋸齒、梯形)、峰值加速度、脈沖持續(xù)時(shí)間、速度變化量、波形容差、均勻度、橫向運(yùn)動(dòng)等。 強(qiáng)沖擊試驗(yàn)機(jī):輕量級(jí)、中量級(jí)、重量級(jí)。 主要參數(shù):擺錘質(zhì)量、擺角等。 沖擊譜試驗(yàn)機(jī):自由跌落式、擺錘式等 主要

15、參數(shù):載荷、響應(yīng)加速度、頻率范圍、容差等。 3.3碰撞試驗(yàn)設(shè)備 碰撞臺(tái):自由跌落式、強(qiáng)迫跌落式、沖擊放大式等。 主要參數(shù):載荷、基本運(yùn)動(dòng)(半正弦)、脈沖重復(fù)頻率、 峰值加速度、脈沖持續(xù)時(shí)間、速度變化量、波形容差、均勻度、橫向運(yùn)動(dòng)等。 3.4沖擊、碰撞試驗(yàn)設(shè)備沖擊、碰撞試驗(yàn)臺(tái):強(qiáng)迫跌落式、沖擊放大式等 主要參數(shù):載荷、基本運(yùn)動(dòng)(半正弦、后峰鋸齒、梯形)、脈沖重復(fù)頻率、峰值加速度、脈沖持續(xù)時(shí)間、速度變化量、波形容差、均勻度、橫向運(yùn)動(dòng)等。 3.5恒加速度試驗(yàn)設(shè)備 離心式恒加速度試驗(yàn)機(jī):轉(zhuǎn)盤式、轉(zhuǎn)臂式等 主要參數(shù):載荷、加速度、加速度梯度、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定度、切向加速度等。 直線式恒加速度試驗(yàn)機(jī) 主要參數(shù):載荷、加速度、加速度穩(wěn)定度等。 3.6搖擺試驗(yàn)設(shè)備 搖擺臺(tái):機(jī)械式、液壓式等。 主要參數(shù):載荷、基本運(yùn)動(dòng)(正弦、隨機(jī)等)、搖擺方向、周期、角位移 、波形失真、周期誤差、角位移誤差等。 3.7公路運(yùn)輸振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備 固定貨物運(yùn)輸:模擬汽車運(yùn)輸試驗(yàn)臺(tái) 主要