CN107862119B - 一种振动可靠性测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种振动可靠性测试方法，该方法通过模拟实际振动状态，获得设计产品在相应振动条件下的振型、共振频率、应力应变和形变振幅参数，通过这些获得数据进一步对产品振动可靠性进行分析，为产品结构改进和性能提升提供可靠依据。本发明在设计阶段就可以对产品振动可靠性进行模拟验证，极大的方便新的抗振结构的设计以及抗振新材料的引用；提升设计端产品方案质量，解决了项目因反复做振动可靠性试验验证存在的周期长、成本高的问题。

Description

一种振动可靠性测试方法
技术领域
本发明涉及振动可靠性测试技术领域，尤其涉及一种振动可靠性测试方法。
背景技术
对于野外环境的电子设备例如车载设备包括机箱、板卡等，为了满足在长期振动环境下的可靠使用，在设计之初就需要进行抗振设计，再经过振动试验对设计样品进行可靠验证，经过若干次调整改进后才能定型。传统方法是由设计师根据经验设计产品，然后完成样品的制作，再对样机进行相关振动试验测试，进而识别样品薄弱环节，分析结构设计不合理或者材料选型问题，但是传统测试试验每次的试验周期都很长，而且到最终设计定型可能需要进行多次试验，大大延长了研发周期，大幅增加了投入成本。
发明内容
本发明的目的在于通过一种振动可靠性测试方法，来解决以上背景技术部分提到的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种振动可靠性测试方法，该方法包括如下步骤：
S101、根据产品设计要求的功能与性能指标，构建产品的设计模型；
S102、对所述产品的设计模型进行仿真优化；
S103、分别对各个部件定义对应材料，每种材料设置材料参数；
S104、对产品进行模态分析，获得固有频率；
S105、设置标准或客户要求的振动载荷条件；
S106、模拟实验条件，进行振动仿真，并根据振动仿真结果对产品设计进行分析；
S107、根据步骤S106的分析结果对产品进行结构调整或材料改进；
S108、对步骤S107中改进后的产品再次进行振动仿真测试，直至产品达到要求的性能指标与抗振要求。
特别地，所述步骤S102具体包括：对所述产品的设计模型的部件进行初步优化，去除包括边缘倒圆角、倒斜角和小圆孔在内的不影响振动仿真分析结果的部分。
特别地，所述步骤S103中材料参数包括但不限于材料密度、弹性模量、泊松比。
特别地，所述步骤S104具体包括：按照产品的实际固定条件对其设置边界约束，并对其进行模态分析，获得包括固有频率和振型在内的动力学分析基础数据。
特别地，所述步骤S105中所述振动载荷为谐响应载荷，在设定频率范围内以速度加速度指标衡量振动强度。
特别地，所述步骤S106具体包括：模拟实验条件，分XYZ三轴分别按设定振动强度进行垂直振动与水平振动，分别输出三个方向的频率响应结果，其中，所述频率响应结果为在试验频率范围内的连续的振幅曲线，找到共振频率位置及对应的最大振幅；针对共振频率分析，获得产品的整个振动状态，根据各部位的形变量，找出产品结构抗震未达设计要求的位置。
特别地，所述步骤S107具体包括：对产品结构抗震未达设计要求的位置，对产品结构进行调整，并结合抗振材料，设计对应的抗振结构。
本发明提出的振动可靠性测试方法通过模拟实际振动状态，获得设计产品在相应振动条件下的振型、共振频率、应力应变和形变振幅参数，通过这些获得数据进一步对产品振动可靠性进行分析，为产品结构改进和性能提升提供可靠依据。本发明测试出产品的振动薄弱环节，从而设计对应的抗振结构，提高产品的振动可靠性。同时本发明根据仿真预测的振动强度，结合各项环境特性，对比不同材料适应性参数，设计对应抗振结构，引入耐温抗振材料，保证产品在恶劣环境下的抗振性能。与传统直接采用试验验证产品的方法相比，本发明采用仿真分析验证优化设计方案的方法优点如下：一、在设计阶段就可以对产品进行模拟验证，极大的方便新的抗振结构的设计以及抗振新材料的引用；二、提升设计端产品方案质量，解决了项目因反复做振动可靠性试验验证存在的周期长、成本高的问题。本发明使得设计师能够快速积累有效的设计经验，大量缩短设计项目研发周期，降低人力物力成本，达到了理想的生产效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的振动可靠性测试方法流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参照图1所示，图1为本发明实施例提供的振动可靠性测试方法流程图。
本实施例中振动可靠性测试方法具体包括如下步骤：
S101、根据产品设计要求的功能与性能指标，构建产品的设计模型。
具体的，在本实施例中根据产品设计要求的功能与性能指标，及设计标准规范与设计人员的设计经验，构建产品的设计模型。
S102、对所述产品的设计模型进行仿真优化。
具体的，在本实施例中对所述产品的设计模型的部件进行初步优化，去除包括边缘倒圆角、倒斜角和小圆孔在内的不影响振动仿真分析结果的部分。
S103、分别对各个部件定义对应材料，每种材料设置材料参数。
具体的，在本实施例中所述材料参数包括但不限于材料密度、弹性模量、泊松比。
S104、对产品进行模态分析，获得固有频率。
具体的，在本实施例中按照产品的实际固定条件对其设置边界约束，并对其进行模态分析，获得包括固有频率和振型在内的动力学分析基础数据。对于按照产品的实际固定条件对其设置边界约束，以机箱为例，机箱一般底座固定，板卡两边固定或使用螺钉多点固定。
S105、设置标准或客户要求的振动载荷条件。
具体的，在本实施例中振动载荷按照GJB150.16标准要求或客户要求设置，所述振动载荷一般为谐响应载荷，在一定频率范围内以速度加速度指标衡量振动强度。其中，GJB150.16为《军用装备实验室环境试验方法》第16部分振动试验，可用于确定振动试验量级、持续时间、数据处理和试验程序。
S106、模拟实验条件，进行振动仿真，并根据振动仿真结果对产品设计进行分析。
在本实施例中模拟实验条件，分XYZ三轴分别按设定振动强度进行垂直振动与水平振动，分别输出三个方向的频率响应结果，其中，所述频率响应结果为在试验频率范围内的连续的振幅曲线，这样便于找到共振频率位置及对应的最大振幅；针对共振频率分析，获得产品的整个振动状态，根据各部位的形变量(形变位移)，可以快速清晰的找出产品结构抗震未达设计要求的位置。
S107、根据步骤S106的分析结果对产品进行结构调整或材料改进。
具体的，在本实施例中对产品结构抗震未达设计要求的位置，对产品结构进行调整，并结合抗振材料，设计对应的抗振结构。
S108、对步骤S107中改进后的产品再次进行振动仿真测试，直至产品达到要求的性能指标与抗振要求。
本发明的技术方案通过软件分析手段，模拟实际振动状态，获得设计产品在相应振动条件下的振型、共振频率、应力应变和形变振幅参数，通过这些获得数据进一步对产品振动可靠性进行分析，为产品结构改进和性能提升提供可靠依据。本发明测试出产品的振动薄弱环节，从而设计对应的抗振结构，提高产品的振动可靠性。同时本发明根据仿真预测的振动强度，结合各项环境特性，对比不同材料适应性参数，设计对应抗振结构，引入耐温抗振材料，保证产品在恶劣环境下的抗振性能。与传统直接采用试验验证产品的方法相比，本发明采用仿真分析验证优化设计方案的方法优点如下：一、在设计阶段就可以对产品进行模拟验证，极大的方便新的抗振结构的设计以及抗振新材料的引用；二、提升设计端产品方案质量，解决了项目因反复做振动可靠性试验验证存在的周期长、成本高的问题。本发明使得设计师能够快速积累有效的设计经验，大量缩短设计项目研发周期，降低人力物力成本，达到了理想的生产效果。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (1)

1.一种振动可靠性测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
S101、根据产品设计要求的功能与性能指标，构建产品的设计模型；
S102、对所述产品的设计模型进行仿真优化；其中，所述步骤S102具体包括：对所述产品的设计模型的部件进行初步优化，去除包括边缘倒圆角、倒斜角和小圆孔在内的不影响振动仿真分析结果的部分；
S103、分别对各个部件定义对应材料，每种材料设置材料参数；其中，所述步骤S103中材料参数包括但不限于材料密度、弹性模量、泊松比；
S104、对产品进行模态分析，获得固有频率；其中，所述步骤S104具体包括：按照产品的实际固定条件对其设置边界约束，并对其进行模态分析，获得包括固有频率和振型在内的动力学分析基础数据；
S105、设置标准或客户要求的振动载荷条件；其中，所述步骤S105中所述振动载荷为谐响应载荷，在设定频率范围内以速度加速度指标衡量振动强度；
S106、模拟实验条件，进行振动仿真，并根据振动仿真结果对产品设计进行分析；其中，所述步骤S106具体包括：模拟实验条件，分XYZ三轴分别按设定振动强度进行垂直振动与水平振动，分别输出三个方向的频率响应结果，其中，所述频率响应结果为在试验频率范围内的连续的振幅曲线，找到共振频率位置及对应的最大振幅；针对共振频率分析，获得产品的整个振动状态，根据各部位的形变量，找出产品结构抗震未达设计要求的位置；
S107、根据步骤S106的分析结果对产品进行结构调整或材料改进；其中，所述步骤S107具体包括：对产品结构抗震未达设计要求的位置，对产品结构进行调整，并结合抗振材料，设计对应的抗振结构；
S108、对步骤S107中改进后的产品再次进行振动仿真测试，直至产品达到要求的性能指标与抗振要求。
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