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振動.沖擊環境與試驗 版權信息
- ISBN：9787512408548
- 條形碼：9787512408548 ; 978-7-5124-0854-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
振動.沖擊環境與試驗 本書特色
振動、沖擊環境與試驗（普通高校“十三五”規劃教材）
本書結合國內可靠性與環境工程的實踐經驗,從工程角度出發,對振動、沖擊環境與試驗技術的理論、方法和應用進行了系統的整理和編寫。
全書共分9章,從產品環境工程的角度,描述了產品的振動、沖擊環境,講述了振動系統的響應、振動與沖擊環境對產品的損傷機理和產品的失效模式、環境數據處理歸納的方法、如何制定振動環境試驗條件以及振動與沖擊環境適應性設計等。
本書可作為高等院校本科生、研究生專業課的教材,也可供從事可靠性試驗、環境試驗及相關研究的設計及工程技術人員參考。
振動.沖擊環境與試驗 內容簡介
袁宏杰、姚軍、李志強編著的《振動沖擊環境與試驗（普通高校十三五規劃教材）》力圖從產品環境工程的角度，對產品振動、沖擊環境進行描述，介紹振動系統的響應，振動、沖擊環境對產品的損傷機理和產品的失效模式，環境數據處理、歸納的方法，如何制定振動環境試驗條件，以及振動、沖擊環境適應性設計等。 本書共分9章。第1章為緒論。第2章主要介紹周期振動、非周期振動、隨機振動的時域、頻域特性。第3章介紹單自由度系統、二自由度系統的響應。第4章介紹振動測量設備原理及選型、振動環境數據處理分析的方法。第5章介紹振動的破壞模型、試驗條件設計的理論和方法。第6章介紹實驗室振動試驗方法。第7章介紹模態測量和模態辨識方法。第8章主要介紹振動環境適應性設計。第9章介紹沖擊環境及試驗方法。
振動.沖擊環境與試驗 目錄
第1章 緒 論 ………………………………………………………………………………… 1
1.1 振動、沖擊環境與試驗的目的……………………………………………………… 1
1.2 振動、沖擊環境與試驗的內容……………………………………………………… 1
1.3 發展與展望………………………………………………………………………… 4
第2章 振動環境描述………………………………………………………………………… 5
2.1 概 述……………………………………………………………………………… 5
2.2 周期振動…………………………………………………………………………… 6
2.2.1 正弦振動……………………………………………………………………… 6
2.2.2 復雜周期振動………………………………………………………………… 7
2.3 非周期振動………………………………………………………………………… 10
2.3.1 準周期振動…………………………………………………………………… 10
2.3.2 瞬態振動……………………………………………………………………… 11
2.4 隨機振動的基本特性……………………………………………………………… 12
2.4.1 平穩的隨機振動……………………………………………………………… 13
2.4.2 隨機振動基本統計特性描述………………………………………………… 14
2.5 自相關函數和互相關函數………………………………………………………… 17
2.5.1 相關的概念…………………………………………………………………… 17
2.5.2 自相關函數…………………………………………………………………… 18
2.5.3 互相關函數…………………………………………………………………… 20
2.6 自功率譜密度與互功率譜密度…………………………………………………… 22
2.6.1 自功率譜密度的定義與性質………………………………………………… 22
2.6.2 自功率譜密度與自相關函數的關系………………………………………… 23
2.6.3 互功率譜密度………………………………………………………………… 25
2.6.4 相干函數……………………………………………………………………… 27
2.7 自功率譜密度的統計誤差及概率分布…………………………………………… 27
2.7.1 自功率譜密度的統計誤差…………………………………………………… 27
2.7.2 自功率譜密度的概率分布…………………………………………………… 29
習 題………………………………………………………………………………… 33
第3章 振動系統響應……………………………………………………………………… 34
3.1 振動系統分類及描述……………………………………………………………… 34
3.1.1 振動系統分類……………………………………………………………… 34
3.1.2 振動形式分類………………………………………………………………… 35
3.1.3 研究方法……………………………………………………………………… 36
3.2 單自由度線性系統振動…………………………………………………………… 37
3.2.1 單自由度系統振動方程……………………………………………………… 37
3.2.2 單自由度無阻尼系統的自由振動…………………………………………… 37
3.2.3 單自由度有阻尼系統的自由振動…………………………………………… 39
3.2.4 單自由度系統定常強迫振動………………………………………………… 43
3.2.5 單自由度系統頻率響應函數………………………………………………… 45
3.3 集中參數系統的振動……………………………………………………………… 46
3.3.1 二自由度系統微分方程……………………………………………………… 47
3.3.2 實模態分析…………………………………………………………………… 48
3.3.3 固有振型的正交性、展開定理……………………………………………… 50
3.3.4 自由振動分析………………………………………………………………… 51
3.3.5 受迫振動分析………………………………………………………………… 52
習 題………………………………………………………………………………… 53
第4章 振動環境數據采集與分析………………………………………………………… 54
4.1 概 述……………………………………………………………………………… 54
4.2 振動傳感器………………………………………………………………………… 55
4.2.1 慣性式傳感器接收原理……………………………………………………… 55
4.2.2 壓電式加速度傳感器………………………………………………………… 59
4.2.3 壓阻式加速度傳感器………………………………………………………… 60
4.2.4 伺服式加速度傳感器………………………………………………………… 62
4.2.5 相對式傳感器………………………………………………………………… 63
4.3 傳感器的選擇和使用……………………………………………………………… 64
4.3.1 傳感器的主要性能參數……………………………………………………… 64
4.3.2 傳感器的安裝………………………………………………………………… 65
4.4 放大器……………………………………………………………………………… 66
4.4.1 電壓放大器…………………………………………………………………… 66
4.4.2 電荷放大器…………………………………………………………………… 69
4.5 濾波器……………………………………………………………………………… 70
4.5.1 低通濾波器…………………………………………………………………… 70
4.5.2 高通濾波器…………………………………………………………………… 71
4.5.3 帶通濾波器和帶阻濾波器…………………………………………………… 71
4.6 離散與量化………………………………………………………………………… 72
4.7 測量規劃…………………………………………………………………………… 73
4.8 數據預處理………………………………………………………………………… 75
4.8.1 不合理點辨識及剔除………………………………………………………… 75
4.8.2 虛假趨勢辨識及處理………………………………………………………… 76
4.8.3 信號削波辨識及處理………………………………………………………… 78
4.8.4 過大噪聲辨識及處理………………………………………………………… 78
4.8.5 信號丟失辨識及處理………………………………………………………… 78
4.9 數據分離和檢驗…………………………………………………………………… 79
4.9.1 周期性檢驗與分離…………………………………………………………… 79
4.9.2 平穩性檢驗…………………………………………………………………… 81
4.9.3 正態性檢驗…………………………………………………………………… 83
4.10 數字分析基礎…………………………………………………………………… 84
4.10.1 采樣和頻率混疊…………………………………………………………… 84
4.10.2 有限長度的影響…………………………………………………………… 86
4.11 隨機振動統計量的數字分析…………………………………………………… 89
4.11.1 均值、方差和均方值分析…………………………………………………… 89
4.11.2 概率密度函數分析………………………………………………………… 89
4.11.3 自相關函數分析…………………………………………………………… 90
4.11.4 離散傅里葉變換…………………………………………………………… 90
4.11.5 自功率譜密度分析………………………………………………………… 91
習 題………………………………………………………………………………… 92
第5章 振動破壞與試驗條件……………………………………………………………… 93
5.1 概 述……………………………………………………………………………… 93
5.2 峰值破壞…………………………………………………………………………… 94
5.2.1 穿越分析……………………………………………………………………… 94
5.2.2 窄帶響應的峰值概率密度…………………………………………………… 95
5.2.3 峰值破壞模型………………………………………………………………… 98
5.2.4 隨機振動與正弦振動的峰值等效關系……………………………………… 99
5.3 疲勞破壞………………………………………………………………………… 100
5.3.1 敏納線性累積損傷模型…………………………………………………… 100
5.3.2 應力與壽命的關系………………………………………………………… 101
5.3.3 振動疲勞破壞……………………………………………………………… 102
5.3.4 正弦振動與隨機振動的疲勞等效關系…………………………………… 102
5.4 功能試驗條件編制……………………………………………………………… 104
5.4.1 作圖包線法………………………………………………………………… 104
5.4.2 區間估計包線法…………………………………………………………… 105
5.4.3 正態單邊容差上限法……………………………………………………… 106
5.5 耐久試驗條件…………………………………………………………………… 109
5.5.1 狀態包線法………………………………………………………………… 110
5.5.2 狀態區域數據歸納法……………………………………………………… 110
5.6 振動環境預估…………………………………………………………………… 111
5.6.1 經驗回歸公式法…………………………………………………………… 112
5.6.2 相似型號外推法…………………………………………………………… 115
5.6.3 有限元法…………………………………………………………………… 116
5.6.4 統計能量法………………………………………………………………… 116
習 題………………………………………………………………………………… 117
第6章 振動環境試驗……………………………………………………………………… 118
6.1 概 述…………………………………………………………………………… 118
6.2 振動環境模擬…………………………………………………………………… 118
6.3 正弦振動試驗…………………………………………………………………… 121
6.3.1 定頻試驗…………………………………………………………………… 121
6.3.2 掃頻試驗…………………………………………………………………… 122
6.4 隨機振動試驗…………………………………………………………………… 125
6.4.1 隨機振動均方根值計算…………………………………………………… 125
6.4.2 隨機振動控制……………………………………………………………… 127
6.5 試驗設備………………………………………………………………………… 129
6.5.1 電動振動臺………………………………………………………………… 130
6.5.2 功率放大器………………………………………………………………… 133
6.5.3 夾 具……………………………………………………………………… 135
6.6 振動環境試驗實施……………………………………………………………… 137
習 題………………………………………………………………………………… 139
第7章 模態試驗分析……………………………………………………………………… 141
7.1 概 述…………………………………………………………………………… 141
7.2 模態測試技術…………………………………………………………………… 142
7.2.1 測試系統的組成…………………………………………………………… 142
7.2.2 試件安裝方法……………………………………………………………… 144
7.2.3 激勵方式…………………………………………………………………… 145
7.2.4 激勵點與測試點的選擇…………………………………………………… 150
7.2.5 測試精度的保證…………………………………………………………… 153
7.3 模態參數識別技術……………………………………………………………… 154
7.3.1 分量分析法………………………………………………………………… 156
7.3.2 導納圓辨識法……………………………………………………………… 158
習 題………………………………………………………………………………… 162
第8章 振動環境適應性設計……………………………………………………………… 163
8.1 振動的危害及有關標準………………………………………………………… 163
8.1.1 振動對人員舒適性與健康的危害及相關標準…………………………… 163
8.1.2 振動對儀器設備的危害及相關標準……………………………………… 164
8.1.3 振動對結構的振動強度與振動耐久性的危害及相關標準……………… 165
8.1.4 振動對設備及結構系統的可靠性的危害及相關標準…………………… 165
8.2 振動控制技術的主要類型……………………………………………………… 165
8.2.1 隔振與減振………………………………………………………………… 165
8.2.2 阻尼材料附加減振和阻尼結構…………………………………………… 170
8.2.3 動力吸振…………………………………………………………………… 172
8.2.4 結構動力學設計和主動振動控制技術…………………………………… 176
8.3 航空、軍工產品對減振的特殊要求……………………………………………… 178
8.3.1 引 言……………………………………………………………………… 178
8.3.2 航空產品對減振器的特殊要求…………………………………………… 178
8.3.3 航炮的振動分析…………………………………………………………… 179
習 題………………………………………………………………………………… 180
第9章 沖擊響應譜與沖擊試驗…………………………………………………………… 181
9.1 沖擊環境………………………………………………………………………… 181
9.1.1 半正弦沖擊波形…………………………………………………………… 182
9.1.2 后峰鋸齒沖擊波形………………………………………………………… 183
9.2 沖擊環境測量…………………………………………………………………… 184
9.3 經典沖擊波形試驗……………………………………………………………… 187
9.4 沖擊響應譜……………………………………………………………………… 190
9.4.1 沖擊失效機理……………………………………………………………… 190
9.4.2 沖擊響應譜………………………………………………………………… 191
9.4.3 沖擊響應譜與傅里葉譜的關系…………………………………………… 194
9.4.4 沖擊響應譜的數字計算法………………………………………………… 194
9.5 沖擊響應譜應用與試驗………………………………………………………… 196
9.5.1 沖擊波形的等效…………………………………………………………… 196
9.5.2 沖擊響應譜匹配…………………………………………………………… 198
習 題………………………………………………………………………………… 199
參考文獻……………………………………………………………………………………… 201
1.1 振動、沖擊環境與試驗的目的……………………………………………………… 1
1.2 振動、沖擊環境與試驗的內容……………………………………………………… 1
1.3 發展與展望………………………………………………………………………… 4
第2章 振動環境描述………………………………………………………………………… 5
2.1 概 述……………………………………………………………………………… 5
2.2 周期振動…………………………………………………………………………… 6
2.2.1 正弦振動……………………………………………………………………… 6
2.2.2 復雜周期振動………………………………………………………………… 7
2.3 非周期振動………………………………………………………………………… 10
2.3.1 準周期振動…………………………………………………………………… 10
2.3.2 瞬態振動……………………………………………………………………… 11
2.4 隨機振動的基本特性……………………………………………………………… 12
2.4.1 平穩的隨機振動……………………………………………………………… 13
2.4.2 隨機振動基本統計特性描述………………………………………………… 14
2.5 自相關函數和互相關函數………………………………………………………… 17
2.5.1 相關的概念…………………………………………………………………… 17
2.5.2 自相關函數…………………………………………………………………… 18
2.5.3 互相關函數…………………………………………………………………… 20
2.6 自功率譜密度與互功率譜密度…………………………………………………… 22
2.6.1 自功率譜密度的定義與性質………………………………………………… 22
2.6.2 自功率譜密度與自相關函數的關系………………………………………… 23
2.6.3 互功率譜密度………………………………………………………………… 25
2.6.4 相干函數……………………………………………………………………… 27
2.7 自功率譜密度的統計誤差及概率分布…………………………………………… 27
2.7.1 自功率譜密度的統計誤差…………………………………………………… 27
2.7.2 自功率譜密度的概率分布…………………………………………………… 29
習 題………………………………………………………………………………… 33
第3章 振動系統響應……………………………………………………………………… 34
3.1 振動系統分類及描述……………………………………………………………… 34
3.1.1 振動系統分類……………………………………………………………… 34
3.1.2 振動形式分類………………………………………………………………… 35
3.1.3 研究方法……………………………………………………………………… 36
3.2 單自由度線性系統振動…………………………………………………………… 37
3.2.1 單自由度系統振動方程……………………………………………………… 37
3.2.2 單自由度無阻尼系統的自由振動…………………………………………… 37
3.2.3 單自由度有阻尼系統的自由振動…………………………………………… 39
3.2.4 單自由度系統定常強迫振動………………………………………………… 43
3.2.5 單自由度系統頻率響應函數………………………………………………… 45
3.3 集中參數系統的振動……………………………………………………………… 46
3.3.1 二自由度系統微分方程……………………………………………………… 47
3.3.2 實模態分析…………………………………………………………………… 48
3.3.3 固有振型的正交性、展開定理……………………………………………… 50
3.3.4 自由振動分析………………………………………………………………… 51
3.3.5 受迫振動分析………………………………………………………………… 52
習 題………………………………………………………………………………… 53
第4章 振動環境數據采集與分析………………………………………………………… 54
4.1 概 述……………………………………………………………………………… 54
4.2 振動傳感器………………………………………………………………………… 55
4.2.1 慣性式傳感器接收原理……………………………………………………… 55
4.2.2 壓電式加速度傳感器………………………………………………………… 59
4.2.3 壓阻式加速度傳感器………………………………………………………… 60
4.2.4 伺服式加速度傳感器………………………………………………………… 62
4.2.5 相對式傳感器………………………………………………………………… 63
4.3 傳感器的選擇和使用……………………………………………………………… 64
4.3.1 傳感器的主要性能參數……………………………………………………… 64
4.3.2 傳感器的安裝………………………………………………………………… 65
4.4 放大器……………………………………………………………………………… 66
4.4.1 電壓放大器…………………………………………………………………… 66
4.4.2 電荷放大器…………………………………………………………………… 69
4.5 濾波器……………………………………………………………………………… 70
4.5.1 低通濾波器…………………………………………………………………… 70
4.5.2 高通濾波器…………………………………………………………………… 71
4.5.3 帶通濾波器和帶阻濾波器…………………………………………………… 71
4.6 離散與量化………………………………………………………………………… 72
4.7 測量規劃…………………………………………………………………………… 73
4.8 數據預處理………………………………………………………………………… 75
4.8.1 不合理點辨識及剔除………………………………………………………… 75
4.8.2 虛假趨勢辨識及處理………………………………………………………… 76
4.8.3 信號削波辨識及處理………………………………………………………… 78
4.8.4 過大噪聲辨識及處理………………………………………………………… 78
4.8.5 信號丟失辨識及處理………………………………………………………… 78
4.9 數據分離和檢驗…………………………………………………………………… 79
4.9.1 周期性檢驗與分離…………………………………………………………… 79
4.9.2 平穩性檢驗…………………………………………………………………… 81
4.9.3 正態性檢驗…………………………………………………………………… 83
4.10 數字分析基礎…………………………………………………………………… 84
4.10.1 采樣和頻率混疊…………………………………………………………… 84
4.10.2 有限長度的影響…………………………………………………………… 86
4.11 隨機振動統計量的數字分析…………………………………………………… 89
4.11.1 均值、方差和均方值分析…………………………………………………… 89
4.11.2 概率密度函數分析………………………………………………………… 89
4.11.3 自相關函數分析…………………………………………………………… 90
4.11.4 離散傅里葉變換…………………………………………………………… 90
4.11.5 自功率譜密度分析………………………………………………………… 91
習 題………………………………………………………………………………… 92
第5章 振動破壞與試驗條件……………………………………………………………… 93
5.1 概 述……………………………………………………………………………… 93
5.2 峰值破壞…………………………………………………………………………… 94
5.2.1 穿越分析……………………………………………………………………… 94
5.2.2 窄帶響應的峰值概率密度…………………………………………………… 95
5.2.3 峰值破壞模型………………………………………………………………… 98
5.2.4 隨機振動與正弦振動的峰值等效關系……………………………………… 99
5.3 疲勞破壞………………………………………………………………………… 100
5.3.1 敏納線性累積損傷模型…………………………………………………… 100
5.3.2 應力與壽命的關系………………………………………………………… 101
5.3.3 振動疲勞破壞……………………………………………………………… 102
5.3.4 正弦振動與隨機振動的疲勞等效關系…………………………………… 102
5.4 功能試驗條件編制……………………………………………………………… 104
5.4.1 作圖包線法………………………………………………………………… 104
5.4.2 區間估計包線法…………………………………………………………… 105
5.4.3 正態單邊容差上限法……………………………………………………… 106
5.5 耐久試驗條件…………………………………………………………………… 109
5.5.1 狀態包線法………………………………………………………………… 110
5.5.2 狀態區域數據歸納法……………………………………………………… 110
5.6 振動環境預估…………………………………………………………………… 111
5.6.1 經驗回歸公式法…………………………………………………………… 112
5.6.2 相似型號外推法…………………………………………………………… 115
5.6.3 有限元法…………………………………………………………………… 116
5.6.4 統計能量法………………………………………………………………… 116
習 題………………………………………………………………………………… 117
第6章 振動環境試驗……………………………………………………………………… 118
6.1 概 述…………………………………………………………………………… 118
6.2 振動環境模擬…………………………………………………………………… 118
6.3 正弦振動試驗…………………………………………………………………… 121
6.3.1 定頻試驗…………………………………………………………………… 121
6.3.2 掃頻試驗…………………………………………………………………… 122
6.4 隨機振動試驗…………………………………………………………………… 125
6.4.1 隨機振動均方根值計算…………………………………………………… 125
6.4.2 隨機振動控制……………………………………………………………… 127
6.5 試驗設備………………………………………………………………………… 129
6.5.1 電動振動臺………………………………………………………………… 130
6.5.2 功率放大器………………………………………………………………… 133
6.5.3 夾 具……………………………………………………………………… 135
6.6 振動環境試驗實施……………………………………………………………… 137
習 題………………………………………………………………………………… 139
第7章 模態試驗分析……………………………………………………………………… 141
7.1 概 述…………………………………………………………………………… 141
7.2 模態測試技術…………………………………………………………………… 142
7.2.1 測試系統的組成…………………………………………………………… 142
7.2.2 試件安裝方法……………………………………………………………… 144
7.2.3 激勵方式…………………………………………………………………… 145
7.2.4 激勵點與測試點的選擇…………………………………………………… 150
7.2.5 測試精度的保證…………………………………………………………… 153
7.3 模態參數識別技術……………………………………………………………… 154
7.3.1 分量分析法………………………………………………………………… 156
7.3.2 導納圓辨識法……………………………………………………………… 158
習 題………………………………………………………………………………… 162
第8章 振動環境適應性設計……………………………………………………………… 163
8.1 振動的危害及有關標準………………………………………………………… 163
8.1.1 振動對人員舒適性與健康的危害及相關標準…………………………… 163
8.1.2 振動對儀器設備的危害及相關標準……………………………………… 164
8.1.3 振動對結構的振動強度與振動耐久性的危害及相關標準……………… 165
8.1.4 振動對設備及結構系統的可靠性的危害及相關標準…………………… 165
8.2 振動控制技術的主要類型……………………………………………………… 165
8.2.1 隔振與減振………………………………………………………………… 165
8.2.2 阻尼材料附加減振和阻尼結構…………………………………………… 170
8.2.3 動力吸振…………………………………………………………………… 172
8.2.4 結構動力學設計和主動振動控制技術…………………………………… 176
8.3 航空、軍工產品對減振的特殊要求……………………………………………… 178
8.3.1 引 言……………………………………………………………………… 178
8.3.2 航空產品對減振器的特殊要求…………………………………………… 178
8.3.3 航炮的振動分析…………………………………………………………… 179
習 題………………………………………………………………………………… 180
第9章 沖擊響應譜與沖擊試驗…………………………………………………………… 181
9.1 沖擊環境………………………………………………………………………… 181
9.1.1 半正弦沖擊波形…………………………………………………………… 182
9.1.2 后峰鋸齒沖擊波形………………………………………………………… 183
9.2 沖擊環境測量…………………………………………………………………… 184
9.3 經典沖擊波形試驗……………………………………………………………… 187
9.4 沖擊響應譜……………………………………………………………………… 190
9.4.1 沖擊失效機理……………………………………………………………… 190
9.4.2 沖擊響應譜………………………………………………………………… 191
9.4.3 沖擊響應譜與傅里葉譜的關系…………………………………………… 194
9.4.4 沖擊響應譜的數字計算法………………………………………………… 194
9.5 沖擊響應譜應用與試驗………………………………………………………… 196
9.5.1 沖擊波形的等效…………………………………………………………… 196
9.5.2 沖擊響應譜匹配…………………………………………………………… 198
習 題………………………………………………………………………………… 199
參考文獻……………………………………………………………………………………… 201
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