振动试验基础2 -- 振动试验的几个用语

       本文主要说明振动试验中的几个重要的用语（即振幅、速度、加速度、频率、加振力）及其它们之间的关系。

※频率（f）

单位时间内（通常为1秒）振动的往返次数。单位：Hz。

5Hz即表示在1秒内振动5次。

※振幅（D）

振动位移的最大距离。单位：mm。

单振幅（日语：片振幅）：D_o-p

双振幅（日语：两振幅）：D_p-p

※速度（V）

单位时间内振幅的变化率。单位：m/s。

※加速度（A）

单位时间内速度的变化率。单位：m/s²

旧单位：G、gal

1G =  9.80665m/s²  = 980gal

1gal  =  0.01m/s²  =  1cm/s²   (此单位在地震模拟试验中，经常出现。)

1Gn =  10 m/s²  （用于粗略计算中。）

四者之间的关系式

X（t）= D_0-psin(ωt+φ)       φ：初始相位、ω=2πf角速度

V（t） = dX/dt = ωD_0-pcos(ωt+φ)

           = ωD_0-psin(ωt+φ+π/2)

A（t） = d²X/dt = dV/dt

            = -ω²D_0-psin(ωt+φ) =  ω²D_0-psin(ωt+φ+π)

相位关系

       速度超前位移90度，加速度超前速度90度（即超前位移180度）。这句话在理解冲击试验的加速度、速度、位移图中帮助很大，以后再述。

※加速度（A0-p）、速度（V0-p）、振幅（D0-p）的最大值关系式

A_0-p[m/s²] =0.0394D0-pf ²  =6.28f V

V_0-p[m/s] =0.00628 f D0-p =0.159 A/f

D_0-p[mm] =25.5 A/f ² =  159.2 V/f

或者

A_0-p[m/s²] =（2πf）²　×　D_0-p[m] 

                  =（ 2πf ）×　V_0-p[m/s] 

V_0-p [m/s] =（ 2πf ）×　D_0-p[m]

       上述四个量中，已知两个量，便知其他两个量。一般在振动控制仪中输入两个量，就会自动计算出其他两个量，所以，记不住这些公式关系也不大。但是，如果你在和客户商谈的时候，按照客户的要求，直接计算出来，按照这些参数，当场帮客户选定出对应的振动试验机，相信客户一定对你另眼相看吧。

       这两套公式其实是同样的，下一套公式中的π=3.1416代入并将位移单位换成mm即可得到上一套公式。本人比较喜欢下一套公式，那么多数字记起来还是有点困难。

另外，计算时，一定要注意单位。在振动控制仪的输入中，一定要注意振幅（位移）是全振幅还是单振幅。D_p-p=2D_0-p。一般振动控制仪默认速度和加速度是单峰值，振幅（位移）是双振幅。如果搞错的话，那很有可能导致试验白做，试验体损坏等，造成经济损失，特别是长时间三综合试验（汽车零件的振动试验，一个方向300小时的三综合试验很多很多。）

       通过这些公式也可以推导出振动试验机的无负载或有负载最大能力特性曲线图，以后再述。

※加振力（F）

试验时，振动台需要加振的力，也称推力。

单位：N、kN、kgf　、tonf

加振力的计算：

单位N的场合：    F[N] = m[kg] 　×　A [m/s²]

单位kgf的场合：  F[kgf] = m[kg] 　×　A [G]

1kN=1000N

1kgf=9.8N

1tonf=1000kgf≑10kN

       公式中的m一般都是质量之和，即动圈质量、夹具质量（含垂直扩展台或水平滑台）、试验体质量之和。单位tonf就是我们行业常说的几吨推力中的吨，有人喜欢简写成t或ton，本人不是很喜欢这种不严谨的简写，t和ton是质量的单位，切不可混为一谈。