超高斯随机振动试验控制策略研究[美国会议]

超高斯随机振动试验控制及其应用研究陈章位教授2011.5.31超高斯振动试验研究背景主要内容2超高斯随机振动控制原理3超高斯随机信号生成机理4数值仿真与实验研究5超高斯随机振动试验在高加速寿命试验中的应用6总结振动试验是指在实验室内利用激振设备使试件经受预先规定的振动，并达到预期目的的过程。实践表明有些产品虽然通过了传统的随机振动试验，但其潜在缺陷仍然较多，当其经受超高斯随机振动环境时容易发生失效，从而影响产品的性能。原因：由于产品在实际使用和运输过程中经受的随机振动并不完全是服从高斯分布，呈现一定的非高斯性，模拟非高斯分布的随机振动与实际振动环境会更加相近。1超高斯振动试验研究背景当产品进行环境应力筛选和可靠性增长试验时，采用高斯分布的随机信号进行激发试验效果不是很好。相关研究表明同等均值和量级的随机应力对疲劳损伤的强化程度存在这样一个关系：超高斯＞高斯＞亚高斯，因此利用超高斯振动环境进行激发试验有利于尽快暴露产品缺陷，缩短试验周期和节省试验经费。1超高斯振动试验研究背景综上：研究超高斯随机振动试验控制策略，并将其应用至高应力寿命试验研究是具有非常重要的现实意义与学术价值。2超高斯随机振动控制原理2/33)]([)]([XEXEXEXES224))]([()]([XEXEXEXEK偏斜度是描述随机信号分布偏离对称分布的程度峭度是描述随机信号幅值的波形特征的参数高斯信号的峭度值是3为基准峭度值小于3的非高斯信号为亚高斯信号峭度值大于3的非高斯信号为超高斯信号基本概念：偏斜度峭度亚高斯信号：高斯信号：超高斯信号：D/A振动台A/D传感器功率谱估计均衡处理参考谱IFFT峭度值估计均衡处理参考峭度峭度信息的信号产生卷积频谱均衡峭度均衡2超高斯随机振动控制原理控制原理：控制响应谱GC参考谱GR驱动谱GD修正驱动频谱添加相位IFFT时域信号|Gε|ε误差谱Gε=GR-GC振动台结束否是2超高斯随机振动控制原理功率谱均衡的控制算法流程：设置参考峭度值KR响应信号峭度估计值KX误差Kε=KR-KX驱动控制KC=KC+Kε|Kε|ε初始控制峭度值KC0振动台结束是否2超高斯随机振动控制原理峭度控制算法流程：3超高斯随机信号生成机理h(n)x(n)A(n)谱均衡输出信号设计成滤波器峭度均衡输出信号设计成为输入信号驱动信号就被设计成线性时不变系统的输出)(nh)(nA)(nx4数值仿真与实验研究0.60.91.2-400-2000200400时间/s幅值/g4.1数值仿真输出的超高斯随机信号4数值仿真与实验研究4.2连接激振器的振动实验现场4数值仿真与实验研究4.3振动试验控制系统软件界面4数值仿真与实验研究4.4响应功率谱控制结果4数值仿真与实验研究4.5控制响应输出的超高斯时域信号4数值仿真与实验研究4.6超高斯信号的概率密度4数值仿真与实验研究4.7响应信号的峭度控制结果5超高斯随机振动试验在高加速寿命试验中的应用高加速寿命试验的现场表1高斯与超高斯对比试验结果5超高斯随机振动试验在高加速寿命试验中的应用对比试验结果表明：在相同均方根值和相同频带的前提下，利用电磁振动台激励出的超高斯随机振动比高斯随机振动能够更快的引起器件的疲劳失效。振动激励环境高斯随机超高斯随机试件Ⅰ时间（min）7647试件Ⅱ时间（min）6241平均时间（min）6944表2不同峭度值的对比试验结果5超高斯随机振动试验在高加速寿命试验中的应用对比试验结果表明：在相同均方根值和相同频带的超高斯随机振动激励作用下，当激励的峭度值逐渐增大时，器件疲劳失效的时间是逐渐加快的。峭度值3510试件Ⅰ时间（min）704734试件Ⅱ时间（min）664130平均时间（min）6844326总结（4）研究超高斯随机振动试验控制策略，并将其应用至高应力寿命试验研究是具有非常重要的现实意义与学术价值。（1）研究了超高斯随机振动控制原理与超高斯随机信号生成机理。（2）数值仿真与实验研究表明，杭州亿恒研制出的超高斯随机振动试验控制系统性能稳定，能够满足实际超高斯振动试验需求。（3）实际高加速应力寿命试验表明，在相同均方根值和相同频带的前提下，利用电磁振动台激励出的超高斯随机振动比高斯随机振动能够更快的引起器件的疲劳失效；在相同均方根值和相同频带的超高斯随机振动激励作用下，当激励的峭度值逐渐增大时，器件疲劳失效的时间是逐渐加快。谢谢!中国杭州莫干山路1418号上城区工业园4号楼Tel:[phone]Fax:[phone]Website:@econ-group.com