IEC 68-2-57 試驗方法 Ff：振动-时域法

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IEC68-2-57試驗方法Ff：振動－時域法

IEC68-2-57TestFf：Vibration－Time-historymethod

其它详见：IEC68系列标准列表

前言

本試驗法之目的在提供一標準之隨機振動試驗程序，以確定試件承受規定嚴厲度之暫態振動時的能力。

範圍

本試驗法適用於運輸或使用過程中遭遇短暫隨機振動之元件、裝備或其他產品。
本試驗法宜配合IEC68-1應用。

限制

不適用。

測試步驟

• 試驗前試件應依相關規範之規定執行目視、尺寸與功能檢驗。
• 依相關規範引用之規格執行試驗。
• 試驗中之檢驗依相關規範需求執行。
• 試驗終止。
• 等待試件回復至與試驗前相同之狀態後，依相關規範之規定執行試驗後目視、尺寸與功能檢驗。

測試條件

• 頻率範圍：試驗之頻率範圍應明定於相關規範，其下限由表1選用，上限由表2選用。建議之頻率範圍詳如表3。
• 需求響應頻譜

相關規範應明定含零週期加速度之需求響應頻譜位準及形狀如(圖1所示)、試件之軸向定義及對應之需求響應頻譜。

• 試驗時間

• 時域個數

相關規範應明定施予之時域個數與軸向。除另有規定外，任一位準之時域在任一軸向之施行個數依...1，2，5，10，20，50，...之順序選定。
施予之時域位準不止一種時，應依時域位準由低往高執行，時域與時域應以暫停間隔之。

• 時域歷時

相關規範應明定每一時域之施行時間，建議值依序如下：
....1秒，2秒，5秒，10秒，20秒，50秒....。

• 時域主要部份歷時

通常相關規範會規定時域主要部份如(圖2所示)之施行時間應佔總施行時間之比率，其值為下列之一：25％，50％，75％。有第5.(3)d.節之需求者排除本條規定。時域主要部份歷時應列入試驗報告。

• 高應力循環次數

相關規範可規定超出特定應力之高應力循環次數。除相關規範已明定外，高應力循環次數得由下列選用之。
....4，8，16，32....，正負交替之應力循環次數應近乎相等如圖3所示。
高應力循環次數以位於時域主要部份關鍵頻率上之需求反應頻譜的百分比表示。選用值有三：50％，70％(最佳選擇)，90％。

• 試驗軸向

除另有規定外，試驗應於三較佳之試驗軸向上進行。執行順序不重要，然相關規範有指定者應依其規定順序執行。

• 試驗容差

• 振動響應調查

相關規範要求時得依IEC68-2-6所述方法執行。

• 主要運動(basicmotion)

主要運動應為時間之正弦函數，夾持點的運動軌跡為互相平行之直線、同相位且符合下列限制：
檢查點之側向(垂直試驗軸向)振幅，不得大於主要運動之50％，相關規範有特別需求者得限制為25％。未能符合上述規定者應於相關規範指明採用「標示不符規定部份並登錄文件」或「側向運動不予監測」何項要求。

• 旋轉運動(rotationalmotion)

相關規範應明定振動台擬似旋轉運動之容許量，旋轉運動應列入試驗報告。

• 加速度畸變量

在參考點監測加速度畸變量，範圍為驅動頻率之五倍。畸變量不得超出25％，但控制固有頻率加速度振幅之信號維持在規定值的情況下，允許暫時性之超出25％。未能符合規定者，畸變量應標示，且登錄文件。

• 參考點

參考點控制信號：±15％。
相關規範應說明採用單點或多點控制。
多點控制者應說明上述容差限制對象是多點之平均值或特定單點值。

• 檢查點

任一檢查點試驗方向容差

±25％（加速度）500Hz以下（含）
±50％（加速度）500Hz以上

未能符合上述規定者，宜於相關文件上指明採用容差或替代方法。

• 頻率

• 關鍵頻率之容差

±0.05Hz0.25Hz以下
±20％0.25Hz～5Hz
±1Hz5Hz～50Hz
±2％50Hz以上

• 試驗前後比較用之關鍵頻率容差

±0.05Hz0.5Hz以下
±10％0.5Hz～5Hz
±0.5Hz5Hz～100Hz
±0.5％100Hz以上

• 掃描速率

對數掃描，速率不大於每分鐘一倍頻(octave)。

• 時域

主要運動時域有二：

• 原始時域。
• 合成時域。用頻率合成時域，解析度規定如下：

試件阻尼小於2％時，解析度不大於1/12倍頻寬。
試件阻尼2％至10％時，解析度不大於1/6倍頻寬。
試件阻尼大於10％時，解析度不大於1/3倍頻寬。

• 側向運動(transversemotion)

檢查點之側向(垂直試驗軸向)振幅或加速度峰值，除相關規範另有規定外，不得大於時域規格峰值25％。量測之頻率範圍涵蓋規格頻率即可。未能符合上述規定者應於相關規範指明採用「標示不符規定部份並登錄文件」或「側向運動不予監測」何項要求。

• 旋轉運動

相關規範應明定振動台擬似旋轉運動之容許量，旋轉運動應列入試驗報告。

• 需求響應頻譜容差帶

需求響應頻譜之容差帶介於0％～50％，如圖4所示。試驗響應頻譜有少部份超出容差帶者，試驗仍為有效，唯須將超出之點值登錄於試驗報告。

試驗響應頻譜之檢查須符合以下規定：

試件阻尼小於2％時，解析度不大於１/12倍頻寬。
試件阻尼2％至10％時，解析度不大於１/6倍頻寬。
試件阻尼大於10％時，解析度不大於１/3倍頻寬。

試驗響應頻譜實際無法符合者可修訂容差帶。

• 頻寬

參考點之信號頻率不得大於試驗頻寬(由試件或試驗設備所衍生者除外)。單獨由試驗設備衍生者不得超出參考點規定最大值之20％，無法符合時應明載不符規定部份於試驗報告。超出試驗頻寬之頻率不得用於試驗響應頻譜。

• 安裝

試件之固定方式與試驗方向均應明定於相關規範。
試件實際使用時配備有隔離器，卻以未具隔離器之型態進行試驗，此間之差異在制定規格應予考量。
安裝試件進行試驗應考量接頭、管線之影響。

試驗設置

試件應依IEC68-2-47規定固定於試驗裝置。夾持點、控制點皆應依相關規範之規定裝置。

其他

名詞定義：

• 關鍵頻率(criticalfrequency)

振動試驗時之頻率其為：

試件功能不良或退化顯示與振動相關者。
有機械共振或響應效果者，例如震顫。

• 阻尼(damping，異於ISO2014之定義)

為一通稱，代表從系統消散之能量。影響阻尼的因素甚多，諸如結構系統、振動模態、應變、施力、速度、接合位置之錯動等皆是。

• 關鍵阻尼(criticaldamping)

使一位移系統回復至其起始位置而不衍生振盪之最小黏滯阻尼。

• 阻尼比(dampingratio)

系統之黏滯阻尼，實際阻尼與關鍵阻尼的比值。

• 畸變量(distortion,d)

[img=202,29][/img]

a1：某驅動頻率加速度均方根值(gr.m.s.)
atot：振動機輸出之總加速度均方根值(包括a1)

• 夾持點(fixingpoint)

試件與夾具或振動台接合之點位，此點位為常態使用時固定試件之位置。若有取用試件實際固定結構之部份為夾具者，夾持點為此部份結構之夾持點位，而非試件與固定結構之接合點位。

• 重力加速度值(g)

標準重力加速度，其值定為10m/s2。

• 高應力循環數(high-stresscycles)

振動響應能引致疲勞應力之次數。

• 量測點(measuringpoints)

進行試驗時，應於指定點位蒐集數據。所謂指定點位主要有二類分述如下，但以評估動態行為為目的之試件內部量測點，不屬本文所稱之量測點。

• 檢查點(checkpoint)

夾具上之點位，或振動台、試件上非常接近夾持點之堅固位置。檢核點用以確保試驗滿足需求。夾持點少於四點時每一點皆為檢核點。夾持點多於四點時，應於相關規範中定義具代表性之四個點位為檢查點。特殊情形，如大型試件或複合試件，若有非接近夾持點之檢查點者，應明定於相關規範中。單一夾具接合許多試件或小試件而具眾多夾持點者，在夾具之最低共振頻率大於試驗之高頻率時，可選用單一檢查點(即參考點)為振動控制之用。

• 參考點(referencepoint)

檢查點中作為振動控制用之點位，須符合本標準之需求。

• 原始時域(naturaltime-history)

以時間為函數之加速度、速度或位移，由實際發生記錄而得者。

• 振盪器(oscillator)

用以產生、維持機械振盪之單自由度系統。

• 暫停(pause)

兩連續時域之間隔。

• 較佳之試驗軸向(preferredtestaxes)

試件最脆弱之三互相垂直軸向。

• 隨機運動樣本(randommotionsample)

修正振幅與頻率以獲得需求反應頻譜之隨機運動記錄。

• 需求響應頻譜(requiredresponsespectrum)

客戶指定之響應頻譜。

• 響應頻譜(responsespectrum)

一群單自由度系統，在特定阻尼比下對一明確定義之運動輸入所作之最大反應。

• 時域主要部份(strongpartofthetime-history)

時域函數值最先達四分之一最大值起，算至最後達四分之一最大值所包含之部份稱之。

• 掃描循環(sweepcycle)

在任一軸向上掃描歷經之頻率範圍，如從1Hz至35Hz再回至1Hz。

• 合成時域(synthesizedtime-history)

人工修製之時域其能包絡需求反應頻譜者。

• 試驗位準(testlevel)

試驗波形中之最大峰值。

• 試驗反應頻譜(testresponsespectrum)

由振動台量得之反應頻譜而未經解析或頻譜分析者。

• 時域(timehistory)

以時間為函數之加速度、速度或位移記錄。

• 零週期加速度(zeroperiodacceleration)

加速度反應頻譜在高頻水平漸進線處之加速度。

• 試驗類別

振動時域法為避免兩連續時域對試件響應造成疊加效應，時域與時域以暫停間隔之。試驗執行方式有單軸、雙軸與參軸之分，亦應明定於相關規範。

• 單軸試驗

一序列時域振動，每次試驗僅執行單一軸向之試驗規格。除另有規定外，試驗應於三個較佳之試驗軸向上進行。執行順序不重要，然相關規範有指定者應依其規定順序執行。

• 雙軸試驗

一序列時域振動，每次試驗同時執行二個試驗軸向，若二個試驗軸向之時域規格並非獨立者，先執行相角0°時域規格後執行相角180°。

雙軸試驗可以欲施振軸向與振動驅動軸向斜交而達成。此種雙軸試驗方式，兩軸向上之運動為相依，應調節使試驗響應頻譜各自包絡其需求響應頻譜。

• 參軸試驗

一序列時域振動，每次試驗同時執行三個試驗軸向。參軸試驗不得以單軸或雙軸驅動的方式完成。

　

表1：試驗頻率範圍下限表
低頻：f1(Hz)
0.1
1
5
10
55
100

　

表2：試驗頻率範圍上限表
高頻：f2(Hz)
10
20
35
55
100
150
300
500
2000

　

表3：試驗頻率範圍建議表
f1	～	f2(Hz)
0.1	～	10
1	～	35
1	～	100
5	～	35
10	～	100
10	～	500
10	～	2000
55	～	2000

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