振动台的一些公式

今天大爆发，多拿点东西和大家分享了

振动台在使用中经常运用的公式
1、 求推力（F）的公式
F=（m0+m1+m2+……）A…………………………公式（1）
式中：F—推力（激振力）（N）
m0—振动台运动部分有效质量（kg）
m1—辅助台面质量（kg）
m2—试件（包括夹具、安装螺钉）质量（kg）
A— 试验加速度（m/s2）
2、 加速度（A）、速度（V）、位移（D）三个振动参数的互换运算公式
2.1A=ωv……………………………………………………公式（2）
式中：A—试验加速度（m/s2）
V—试验速度（m/s）
ω=2πf（角速度）
其中f为试验频率（Hz）
2.2V=ωD×10-3………………………………………………公式（3）
式中：V和ω与“2.1”中同义
D—位移（mm0-p）单峰值
2.3A=ω2D×10-3………………………………………………公式（4）
式中：A、D和ω与“2.1”，“2.2”中同义
公式（4）亦可简化为：
A=
式中：A和D与“2.3”中同义，但A的单位为g
1g=9.8m/s2
所以：A≈,这时A的单位为m/s2
定振级扫频试验平滑交越点频率的计算公式
3.1加速度与速度平滑交越点频率的计算公式
fA-V=………………………………………公式（5）
式中：fA-V—加速度与速度平滑交越点频率（Hz）（A和V与前面同义）。
3.2速度与位移平滑交越点频率的计算公式
…………………………………公式（6）
式中：—加速度与速度平滑交越点频率（Hz）（V和D与前面同义）。
3.3加速度与位移平滑交越点频率的计算公式
fA-D=……………………………………公式（7）
式中：fA-D—加速度与位移平滑交越点频率（Hz），（A和D与前面同义）。
根据“3.3”，公式（7）亦可简化为：
fA-D≈5×A的单位是m/s2
4、扫描时间和扫描速率的计算公式
4.1线性扫描比较简单：
S1=……………………………………公式（8）
式中：S1—扫描时间（s或min）
fH-fL—扫描宽带，其中fH为上限频率，fL为下限频率（Hz）
V1—扫描速率（Hz/min或Hz/s）
4.2对数扫频：
4.2.1倍频程的计算公式
n=……………………………………公式（9）
式中：n—倍频程（oct）
fH—上限频率（Hz）
fL—下限频率（Hz）
4.2.2扫描速率计算公式
R=……………………………公式（10）
式中：R—扫描速率（oct/min或）
fH—上限频率（Hz）
fL—下限频率（Hz）
T—扫描时间
4.2.3扫描时间计算公式
T=n/R……………………………………………公式（11）
式中：T—扫描时间（min或s）
n—倍频程（oct）
R—扫描速率（oct/min或oct/s）
5、随机振动试验常用的计算公式
5.1频率分辨力计算公式:
△f=……………………………………公式（12）
式中：△f—频率分辨力（Hz）
fmax—最高控制频率
N—谱线数（线数）
fmax是△f的整倍数
5.2随机振动加速度总均方根值的计算
（1）利用升谱和降谱以及平直谱计算公式
PSD
(g2/Hz)

功率谱密度曲线图（a）
A2=W•△f=W×(f1-fb)…………………………………平直谱计算公式
A1=……………………升谱计算公式
A1=……………………降谱计算公式
式中：m=N/3N为谱线的斜率（dB/octive）
若N=3则n=1时，必须采用以下降谱计算公式
A3=2.3w1f1lg
加速度总均方根值：
gmis=（g）…………………………公式（13-1）
设：w=wb=w1=0.2g2/Hzfa=10Hzfb=20Hzf1=1000Hzf2=2000Hz
wa→wb谱斜率为3dB，w1→w2谱斜率为-6dB
利用升谱公式计算得：A1=
利用平直谱公式计算得：A2=w×（f1-fb）=0.2×(1000-20)=196
利用降谱公式计算得：A3=
利用加速度总均方根值公式计算得：gmis===17.25
(2)利用平直谱计算公式：计算加速度总均方根值
PSD
(g2/Hz)

功率谱密度曲线图（b）
为了简便起见，往往将功率谱密度曲线图划分成若干矩形和三角形，并利用上升斜率（如3dB/oct）和下降斜率（如-6dB/oct）分别算出wa和w2，然后求各个几何形状的面积与面积和，再开方求出加速度总均方根值grms=(g)……公式（13-2）
注意：第二种计算方法的结果往往比用升降谱计算结果要大，作为大概估算可用，但要精确计算就不能用。
例：设w=wb+w1=0.2g2/Hzfa=10Hzfb=20Hzf1=1000Hzf2=2000Hz
由于fa的wa升至fb的wb处，斜率是3dB/oct，而wb=0.2g2/Hz
10所以wa=0.1g2/Hz
又由于f1的w1降至f2的w2处,斜率是-6dB/oct，而w1=0.2g2/Hz
10所以w2=0.05g2/Hz
将功率谱密度曲线划分成三个长方形(A1A2A3)和两个三角形（A4A5），再分别求出各几何形的面积，则
A1=wa×（fb-fa）=0.1×(20-10)=1
A2=w×（f1-fb）=0.2×(1000-20)=196
A3=w2×（f2-f1）=0.05×(2000-1000)=50

加速度总均方根值grms=
=
=17.96（g）
5.3已知加速度总均方根g(rms)值,求加速度功率谱密度公式
SF=……………………………………………………公式（14）
设：加速度总均方根值为19.8grms求加速度功率谱密度SF
SF=
5.4求Xp-p最大的峰峰位移（mm）计算公式
准确的方法应该找出位移谱密度曲线，计算出均方根位移值，再将均方根位移乘以三倍得出最大峰值位移（如果位移谱密度是曲线，则必须积分才能计算）。在工程上往往只要估计一个大概的值。这里介绍一个简单的估算公式
Xp-p=1067•……………………………………公式（15）
式中：Xp-p—最大的峰峰位移（mmp-p）
fo—为下限频率（Hz）
wo—为下限频率（fo）处的PSD值（g2/Hz）
设：fo=10Hzwo=0.14g2/Hz
则:Xp-p=1067•
5.5求加速度功率谱密度斜率(dB/oct)公式
N=10lg(dB/oct)…………………………………………公式（16）
式中：n=lg（oct倍频程）
wH—频率fH处的加速度功率谱密度值（g2/Hz）
wL—频率fL处的加速度功率谱密度值（g2/Hz）