CN114544124A - 三轴向振动应力谱的处理方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

三轴向振动应力谱的处理方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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CN114544124A CN202011339566.9A CN202011339566A CN114544124A CN 114544124 A CN114544124 A CN 114544124A CN 202011339566 A CN202011339566 A CN 202011339566A CN 114544124 A CN114544124 A CN 114544124A
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Abstract

本申请实施例提供了一种三轴向振动应力谱的处理方法、装置、设备及存储介质，涉及可靠性测试技术领域。该方法包括：将高加速寿命试验HALT的振动试验中的三轴向的综合振动应力谱调整为单轴向的随机振动应力谱；根据HALT试验台上气锤的数量，沿每个气锤轴向的敲击力，以及每个气锤与HALT试验台之间的夹角，确定HALT试验台上所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系；根据单轴向的随机振动应力谱和三轴向的振动应力谱之间的关系，确定三轴向中各轴向的振动应力谱，其中，三轴向的振动应力谱之间的关系为所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系。本申请实施例解决了在HALT振动试验中无法确认各轴向具体的振动应力量级的问题。

Description

三轴向振动应力谱的处理方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本申请涉及可靠性测试技术领域，具体而言，本申请涉及一种三轴向振动应力谱的处理方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。
背景技术
高加速寿命试验(Highly accelerated life test，简称HALT)是可靠性强化试验的一种，采用激发应力环境，通过施加步进应力不断的加速激发产品潜在缺陷，并进行改进和验证，使产品的可靠性不断提高。HALT试验可同时施加多种应力类型，包括高低温步进、快速温变、振动步进以及综合应力等；应力量级更严苛，远大于普通的环境试验，因此具备更高的故障激发效率，已广泛应用在各行业中。
HALT试验设备提供的振动应力是一种三轴向六自由度的全轴随机振动应力，与传统的振动台相比，可以做到三轴向同时激励，并且频率范围更宽、振动量级更大，但是振动频谱却不可控，只能保证三轴向总的振动量级满足预定量级，无法确认各轴向具体的振动应力量级，从而影响测试工作的效率。
发明内容
本申请提供了一种三轴向振动应力谱的处理方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，可以解决在HALT振动试验中无法确认各轴向具体的振动应力量级的问题。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种三轴向振动应力谱的处理方法，该方法包括：
将高加速寿命试验HALT的振动试验中的三轴向的综合振动应力谱调整为单轴向的随机振动应力谱；
根据HALT试验台上气锤的数量，沿每个气锤轴向的敲击力，以及每个气锤与所述HALT试验台之间的夹角，确定HALT试验台上所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系，
其中，所述所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系为：所述所有气锤的敲击力在第一轴向上的分量与所述所有气锤的敲击力在第二轴向上的分量，以及所述所有气锤的敲击力在第三轴向上的分量的关系；
根据所述单轴向的随机振动应力谱和三轴向的振动应力谱之间的关系，确定所述三轴向中各轴向的振动应力谱，
其中，所述三轴向的振动应力谱之间的关系为所述所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系，所述三轴向的振动应力谱之间的关系为：第一轴向的振动应力谱与第二轴向的振动应力谱，以及第三轴向的振动应力谱的关系。
在一个可能的实现方式中，所述根据HALT试验台上气锤的数量，沿每个气锤轴向的敲击力，以及每个气锤与所述HALT试验台之间的夹角，确定HALT试验台上所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系，包括：
根据每个气锤与所述HALT试验台之间的夹角，将沿对应气锤轴向的敲击力进行分解，得到对应气锤轴向的敲击力在三轴向上的分量；
根据每个气锤轴向的敲击力在三轴向上的分量和气锤的数量，确定HALT试验台上所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系。
在另一个可能的实现方式中，所述根据每个气锤与所述HALT试验台之间的夹角，将沿对应气锤轴向的敲击力进行分解，得到对应气锤轴向的敲击力在三轴向上的分量，包括：
根据每个气锤与所述HALT试验台之间的夹角，确定对应气锤与三轴向中各轴向之间的夹角；
根据每个气锤与三轴向中各轴向之间的夹角，分解沿对应气锤轴向的敲击力，得到对应气锤轴向的敲击力在三轴向上的分量。
在又一个可能的实现方式中，所述根据每个气锤轴向的敲击力在三轴向上的分量和气锤的数量，确定HALT试验台上所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系，包括：
根据每个气锤轴向的敲击力在三轴向上的分量和气锤的数量，得到HALT试验台上所有气锤的敲击力在三轴向上的分量；
根据所述所有气锤的敲击力在三轴向上的分量，得到所述所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系。
在又一个可能的实现方式中，所述将HALT振动试验中的三轴向的综合振动应力谱调整为单轴向的随机振动应力谱，包括：
通过范式等效应力准则将HALT振动试验中的三轴向的综合振动应力谱调整为单轴向的随机振动应力谱。
在又一个可能的实现方式中，所述通过范式等效应力准则将HALT振动试验中的三轴向的综合振动应力谱调整为单轴向的随机振动应力谱，包括：
通过所述范式等效应力准则将HALT振动试验中的三轴向的综合振动应力简化为三轴向的随机振动应力谱；
基于所述范式等效应力准则将所述三轴向的随机振动应力谱等效为单轴向的随机振动应力谱。
第二方面，提供了一种电子设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于读取所述存储器中的计算机程序并执行本申请第一方面所示的三轴向振动应力谱的处理方法。
第三方面，提供了一种三轴向振动应力谱的处理装置，该装置包括：
调整单元，用于将高加速寿命试验HALT的振动试验中的三轴向的综合振动应力谱调整为单轴向的随机振动应力谱；
处理单元，用于根据HALT试验台上气锤的数量，沿每个气锤轴向的敲击力，以及每个气锤与所述HALT试验台之间的夹角，确定HALT试验台上所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系，
其中，所述所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系为：所述所有气锤的敲击力在第一轴向上的分量与所述所有气锤的敲击力在第二轴向上的分量，以及所述所有气锤的敲击力在第三轴向上的分量的关系；
还用于根据所述单轴向的随机振动应力谱和三轴向的振动应力谱之间的关系，确定所述三轴向中各轴向的振动应力谱，
其中，所述三轴向的振动应力谱之间的关系为所述所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系，所述三轴向的振动应力谱之间的关系为：第一轴向的振动应力谱与第二轴向的振动应力谱，以及第三轴向的振动应力谱的关系。
第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述处理器可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于使所述处理器执行本申请第一方面所示的三轴向振动应力谱的处理方法。
本申请提供的技术方案带来的有益效果是：
提供一种HALT试验三轴向振动应力谱的简化方法，通过将三轴向六自由度的全轴随机振动应力进行解耦，得到每个轴向的振动量级，更直观地与传统振动台的振动试验进行对比，提升测试工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本申请实施例提供的一种三轴向振动应力谱的处理方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种HALT试验箱的气锤的布置方式的俯视示意图；
图3为图2所示的气锤的分量分析示意图；
图4为本申请实施例提供的另一种HALT试验箱的气锤的分量分析示意图；
图5为本申请实施例提供的另一种HALT试验箱的气锤的布置方式的俯视示意图；
图6为本申请实施例提供的一种三轴向振动应力谱的处理装置的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
HALT试验箱中的振动系统由台面、气动激振器和控制系统三个主要部分组成。系统通过安装在台面底部的多个不同角度和方向的气锤，按照一定的击打频率(30～50Hz)和规律锤击台面，产生连续宽带随机振动，并通过闭环控制维持台面的目标振动量级。由于HALT试验中振动步进是一种复杂的三轴六自由度振动，很难在工程中直接应用，因此需要对振动应力谱简化。
工程中最常用的简化方法是当量应力法，该方法认为多轴振动应力状态下结构的等效应力可以由当量应力来替代，通过当量应力将多轴应力分布问题转化为单轴应力分布问题，然后基于当量应力进行相关的分析。一般而言，在材料、结构、建筑等工程领域中采用的当量应力包括最大主应力法、最大剪切应力法以及Von Mises等效应力法，其中最大主应力法和最大剪切应力法计算较复杂。
目前工程上认可度最高的等效应力法为Von Mises等效应力法，这种等效应力法由于计算相对简单、具有一定的计算精度，已经广泛应用于工程项目中，而且众多有限元分析软件(如Ansys等)内部已经集成了Von Mises等效应力求解模块。Von Mises等效应力法虽然在一定程度上简化了计算流程，但其无法确定各轴向振动应力间的关系，在实际应用中具有较大的局限性。
本申请的方法基于Von Mises等效应力原则，结合HALT试验箱的实际构造，对等效计算方法进行了改进，简化了应力解耦流程，从而提升了HALT试验的验证效率。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。
本申请实施例提供了一种三轴向振动应力谱的处理方法及装置，用以解决在HALT振动试验中无法确认各轴向具体的振动应力量级的问题。
其中，方法和装置是基于同一申请构思的，由于方法和装置解决问题的原理相似，因此装置和方法的实施可以相互参见，重复之处不再赘述。
HALT振动试验是一种三轴向六自由度的综合振动，其应力状态为三向综合应力状态，若要了解HALT试验箱的振动特性，首先需要对综合振动应力进行解耦和简化。目前常用的多轴应力简化方法包括最大主应力法、最大剪切应力法以及Von Mises等效应力法。本申请实施例中利用最常用的Von Mises等效应力法对综合应力进行简化，然后结合HALT试验箱振动台面的气锤分布方式，获得HALT振动中三轴向振动应力之间的关系。
本申请实施例中提供了一种三轴向振动应力谱的处理方法，如图1所示，该方法10包括：
101、将高加速寿命试验HALT的振动试验中的三轴向的综合振动应力谱调整为单轴向的随机振动应力谱。
具体的，在该实施例中，通过范式(Von Mises)等效应力准则将HALT振动试验中的三轴向的综合振动应力谱调整为单轴向的随机振动应力谱。
通过所述Von Mises等效应力准则将HALT振动试验中的三轴向的综合振动应力简化为三轴向的随机振动应力谱；再基于所述Von Mises等效应力准则将所述三轴向的随机振动应力谱等效为单轴向的随机振动应力谱。
具体而言，根据Von Mises等效应力准则，Von Mises应力在三轴向应力状态下的定义为：
σeq 2＝σxx 2+σyy 2+σzz 2-σxxσyy-σyyσzz-σzzσxx+3(σxy 2+σyz 2+σzx 2) (1)
其中，σeq为三轴向应力的Von Mises等效应力；σxx、σyy、σzz分别为X、Y和Z轴向的实际应力状态；σxy、σyz、σzx分别为XY平面、YZ平面和ZX平面的实际应力状态。
而三轴向随机振动的应力状态σ可以由其应力向量表示为：
σ＝(σxx σyy σzz σxy σyz σzx)T (2)
因此，则有：
Figure BDA0002798210920000071
则式(1)可以等效为：
σeq 2＝σTQvσ＝Trace{Qv[σσT]} (4)
其中，Trace代表矩阵的迹，Qv为常数矩阵，而常数矩阵Qv可以表示为：
Figure BDA0002798210920000072
对式(4)两边取数学期望，可得：
E[σeq 2]＝Trace{QvE[σσT]} (6)
其中，E[σσT]为三轴向应力向量的协方差矩阵，其与振动响应的功率谱密度矩阵Gσσ(f)的关系为：
Figure BDA0002798210920000081
其中，Gσσ(f)为振动响应的功率谱密度函数矩阵。
Von Mises等效应力值σeq与其等效功率谱密度函数Geq(f)存在如下关系：
Figure BDA0002798210920000082
根据式(6)、(7)、(8)可得：
Figure BDA0002798210920000083
最终，Von Mises过程的等效功率谱密度可以由振动响应的功率谱密度矩阵Gσσ(f)获得：
Geq(f)＝Trace[QvGσσ(f)] (10)
则式(10)即为三轴向六自由度振动时的Von Mises等效功率谱密度函数。由于Qv为常数矩阵，因此只要确定振动响应的功率谱密度矩阵Gσσ(f)就可以得到Von Mises等效功率谱密度函数。
HALT试验中的振动是一种三轴向随机振动，对于三轴向的随机振动而言，振动响应的功率谱密度矩阵Gσσ(f)为一个6×6的方阵，那么Gσσ(f)矩阵可以写成如下形式：
Figure BDA0002798210920000084
式中Gii(f)为各振动方向激励的自功率谱密度函数(一般为加速度)，Gij(f)为各振动方向激励的互功率谱密度，Gij(f)与各轴向载荷之间的相关程度有关。当各轴向的振动载荷之间互不相关时，矩阵Gσσ(f)的互谱功率谱密度元素Gij(f)均为0，即:Gij(f)＝0(i,j＝x,y,z,且i≠j)。
HALT振动中的三个轴向是独立随机变量，各轴向的振动载荷之间互不相关，因此，Gσσ(f)非对角线线上的元素Gij(f)均为0，则将Gσσ(f)简化为：
Figure BDA0002798210920000091
其中，Gxx(f)、Gyy(f)、Gzz(f)分别为X、Y和Z轴向的输入功率谱密度函数；Gyz(f)、Gzx(f)、Gxy(f)分别为YZ平面、ZX平面和XY平面的切向功率谱密度函数。
因此，根据式(5)、(12)和式(10)即可得到HALT振动试验中的等效功率谱密度函数：
Figure BDA0002798210920000092
HALT试验中输入的振动激励方向为X轴、Y轴和Z轴三个轴向方向，其各平面的切向功率谱密度远小于各轴向的功率谱密度。因此，可以不考虑各平面的切向功率谱密度，则式(13)可以进一步简化为：
Geq(f)＝Gxx(f)+Gyy(f)+Gzz(f) (14)
随机振动中某点处的功率谱密度函数G(f)与该点的振动均方根量值RMS有如下关系：
Figure BDA0002798210920000093
根据式(14)和式(15)可以得到基于Von Mises等效应力法的HALT试验振动应力谱简化方程：
RMSeq 2＝RMSxx 2+RMSyy 2+RMSzz 2 (16)
其中，RMSeq为HALT振动试验中的等效均方根值量值；RMSxx、RMSyy、RMSzz为HALT振动试验中各对应轴向的均方根量值；
则式(16)也可以写成：
Figure BDA0002798210920000101
式(17)即为HALT试验时振动应力谱简化方程，根据式(17)可以将三轴向六自由度的随机振动应力谱等效为单轴向随机振动应力谱。
至此，通过Von Mises等效应力准则将HALT振动试验中的三轴向的综合振动应力谱调整为单轴向的随机振动应力谱。
102、根据HALT试验台上气锤的数量，沿每个气锤轴向的敲击力，以及每个气锤与所述HALT试验台之间的夹角，确定HALT试验台上所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系。
具体的，在该实施例中，根据每个气锤与所述HALT试验台之间的夹角，将沿对应气锤轴向的敲击力进行分解，得到对应气锤轴向的敲击力在三轴向上的分量。
具体而言，根据每个气锤与所述HALT试验台之间的夹角，确定对应气锤与三轴向中各轴向之间的夹角；
根据每个气锤与三轴向中各轴向之间的夹角，分解沿对应气锤轴向的敲击力，得到对应气锤轴向的敲击力在三轴向上的分量。
根据每个气锤轴向的敲击力在三轴向上的分量和气锤的数量，确定HALT试验台上所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系。
具体而言，根据每个气锤轴向的敲击力在三轴向上的分量和气锤的数量，得到HALT试验台上所有气锤的敲击力在三轴向上的分量；
根据所述所有气锤的敲击力在三轴向上的分量，得到所述所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系。
其中，所述所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系为：所述所有气锤的敲击力在第一轴向上的分量与所述所有气锤的敲击力在第二轴向上的分量，以及所述所有气锤的敲击力在第三轴向上的分量的关系。
在一个示例中，结合附图2-4，详细描述本申请实施例中得到所述所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系。
由于HALT试验箱的振动系统中，提供振动应力的气锤通常与台面呈45°，各轴向的振动量级并不相等，X、Y向的振动量级要明显小于Z向的振动量级，需要根据HALT试验箱实际的气锤分布方式和振动控制方式开展进一步的分析。一般HALT试验箱的气锤的数量是4的整数倍，例如4、8、12等数量，而且每4个一组，这一组气锤的品牌型号等完全一致。考虑到气锤敲击的不同步，同一时间只会存在1个气锤敲击振动台面，但从时间维度上来看仍然会存在叠加的效应。因此，HALT试验振动应力谱简化均基于振动台面整体在较长时间的稳定控制的情况，忽略瞬时的能量抵消。
图2示出了典型的一组4个气锤的布置方式，以台面中心为圆点，确定一个半径，每隔90度沿圆周的切线布置气锤，气锤统一呈顺时针或逆时针方向。
对图2中的4个气锤，对沿每个气锤轴向的敲击力进行X、Y、Z三轴向的分量分析(如图3所示)，每个气锤与振动台面的角度都是45°，相应Z轴分量和沿圆周的切向方向力的分量一致，均为沿气锤轴向敲击力的sin45°倍，即0.7071倍。对于通常情况，X轴(上文中的第二轴向或第三轴向)和Y轴(上文中的第三轴向或第二轴向)均与振动台面平行，Z轴(上文中的第一轴向)垂直于振动平台。假设气锤的敲击力为F，则在Z轴和另外一个垂直轴上的分量各为0.7071F，如果不考虑四个气锤之间的能量抵消，则对于振动台面整体来说，Z轴的分量为2.8284F，X轴和Y轴上的分量相同，均为1.4142F。也就是说，X、Y轴的Grms(振动中衡量振动强度大小的物理单位)量级相当于Z轴的50％。在HALT振动试验中，将被测样品通过夹具固定在台面上时，必须与振动台面的某一个边平行，否则所计算的分量就会变化。
当出现台面的尺寸增大、对于最大Grms值的要求增大、负载重量增大中的至少一项时，则需要增加气锤的数量。气锤的增加数量通常是4的倍数，下面以8个气锤为例进行各轴上的分量分析(如图4所示)。8个气锤中，每4个气锤为一组在一个圆周上每90度布置一个，两组气锤的圆周半径不同，且布置点的位置需要错开45度。
每个气锤角度均呈45度，则沿每个气锤轴向的敲击力在水平和垂直方向上的分量均为：
Sin45°＝0.7071
则8个气锤在垂直方向上Z轴向上的分量为：
8×0.7071＝5.6568
8个气锤在水平方向上X轴向的分量与Y轴向的分量相等为：
2×Sin45°+4×Sin45°×Sin45°＝3.4142
则X轴向相对于Z轴向和Y轴向相对于Z轴向的分量之比均为：
3.4142/5.6568＝60.36％
即在8个气锤的情况下，X轴向力的分量和Y轴向力的分量均约为Z轴向的60％。
因此，可以基于上述所举实例，推导得到：HALT试验台上所有气锤的敲击力在三轴向上的分量为：
Figure BDA0002798210920000121
其中，Fi为第i个气锤对台面的敲击力，xi、yi、zi为第i个气锤与X、Y、Z轴的夹角，Fxx、Fyy、Fzz分别为Fi在X、Y、Z轴向上的分量，n为气锤的数量。通常情况下每个气锤的敲击力是相同的，一组气锤与台面的角度也是相同的，由此可以得到三轴向力的分量之间的关系如式(18)所示，即为三个轴向振动应力谱之间的关系。
103、根据所述单轴向的随机振动应力谱和三轴向的振动应力谱之间的关系，确定所述三轴向中各轴向的振动应力谱。
其中，所述三轴向的振动应力谱之间的关系为所述所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系，所述三轴向的振动应力谱之间的关系为：第一轴向的振动应力谱与第二轴向的振动应力谱，以及第三轴向的振动应力谱的关系。
具体的，在该实施例中，将上述公式(18)代入基于Von Mises等效应力准则得到的公式(17)，可得到HALT试验中三个轴向振动应力功率谱密度与综合振动应力功率谱密度的关系，由此实现HALT试验综合振动应力谱的解耦与简化。
综上，本申请实施例中的方法，基于HALT试验箱气锤分布方式，对原有计算方法进行优化，更加简便，可以快速对HALT试验箱振动应力进行耦合和解耦，大大提高了HALT试验的评估效率。
另外，该方法较为灵活，可根据不同的振动台面和气锤分布方式进行修正，适用于各类型号的HALT试验箱，具备广泛的适用性和较高的实际应用价值。
下面结合附图5所示的HALT试验箱气锤分布情况，描述本申请实施例中提供的一种三轴向振动应力谱的处理方法，根据HALT试验箱具体的气锤分布方式对台面受力的分量进行分析的过程。
在该示例中，以QUALMARK公司生产型号为TYPHOON-4.0X-LF的HALT试验箱为例，振动台面为122cm×122cm的正方形铝合金台面，其下安装有3组共计12个气锤，每组4个气锤以振动台面中心为圆点，每隔90°沿圆周的切线排列，气锤与台面的角度均是45°，其中两组成逆时针方向，一组成顺时针方向。
在上文讨论过的8个气锤的基础上，图5中所示的三组气锤的品牌型号相同，其中，布置靠近边缘的一组气锤时，该组气锤与台面边缘平行，布置其他两组气锤时，这两组气锤均与台面边缘呈45度，但这两组气锤的方向相反。
因此，12个气锤在Z轴向上的分量为：
12×0.7071＝8.4852
12个气锤在X轴向上的分量与在Y轴向上的分量相等为：
2×Sin45°+8×Sin45°×Sin45°＝5.4142
X轴向相对于Z轴向和Y轴向相对于Z轴向的分量之比为：
5.4142/8.4852＝63.81％
将该结果代入公式(17)，可得：
Figure BDA0002798210920000141
因此，可得到三轴向中各轴向的振动应力谱：
RMSzz＝0.74RMSeq
RMSxx＝RMSyy＝0.47RMSeq (19)
而利用三向加速度传感器对HALT试验箱振动台面中心区域的振动应力量级进行监测，获取试验数据如下表1所示。
表1台面中心点三向振动响应Grms值
Figure BDA0002798210920000142
根据上表中所示的通过三向加速度传感器监测得到的振动响应数据，分析三轴向振动响应值与HALT试验箱振动控制量级之间的关系，基本符合上文的公式(19)，其误差最大不超过10％。忽略振动台面的结构偏差以及监测响应的波动性，可以认为试验数据验证本申请实施例提出的简化方法是切实可行的。
利用该计算方法可以在已知HALT试验箱振动控制量级(即上文中的RMSeq)的情况下，快速获取其三轴向上各自的振动应力；也可通过监测某点(例如HALT试验工装)单轴向的振动应力(即上文中的RMSxx、RMSyy和RMSzz之一)，得到该点上全轴随机振动的综合应力量级。
需要说明的是，在上述实施例中，采用的每个气锤与振动台面之间的夹角的具体数值，气锤的具体布置，以及气锤的分布情况取决于HALT试验箱本身的设计。本申请实施例的方法则是将Von Mises等效应力准则与HALT试验箱气锤分布方式相结合，对现有方法进行了优化，更加适用于HALT试验中综合振动应力的简化场景，填补了该方向上的空白。并可根据不同的气锤分布方式进行修正，可适用于各类型号的HALT试验箱。
基于相同的发明构思，本申请实施例提供了一种三轴向振动应力谱的处理装置，如图6所示，该装置20可以包括：调整单元201和处理单元202，其中，
调整单元201，用于将高加速寿命试验HALT的振动试验中的三轴向的综合振动应力谱调整为单轴向的随机振动应力谱；
处理单元202，用于根据HALT试验台上气锤的数量，沿每个气锤轴向的敲击力，以及每个气锤与所述HALT试验台之间的夹角，确定HALT试验台上所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系，
其中，所述所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系为：所述所有气锤的敲击力在第一轴向上的分量与所述所有气锤的敲击力在第二轴向上的分量，以及所述所有气锤的敲击力在第三轴向上的分量的关系；
还用于根据所述单轴向的随机振动应力谱和三轴向的振动应力谱之间的关系，确定所述三轴向中各轴向的振动应力谱，
其中，所述三轴向的振动应力谱之间的关系为所述所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系，所述三轴向的振动应力谱之间的关系为：第一轴向的振动应力谱与第二轴向的振动应力谱，以及第三轴向的振动应力谱的关系。
在一些实施例中，处理单元202可以用于根据每个气锤与所述HALT试验台之间的夹角，将沿对应气锤轴向的敲击力进行分解，得到对应气锤轴向的敲击力在三轴向上的分量；
具体的，在该实施例中，根据每个气锤与所述HALT试验台之间的夹角，确定对应气锤与三轴向中各轴向之间的夹角；
根据每个气锤与三轴向中各轴向之间的夹角，分解沿对应气锤轴向的敲击力，得到对应气锤轴向的敲击力在三轴向上的分量。
根据每个气锤轴向的敲击力在三轴向上的分量和气锤的数量，确定HALT试验台上所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系。
具体的，在该实施例中，根据每个气锤轴向的敲击力在三轴向上的分量和气锤的数量，得到HALT试验台上所有气锤的敲击力在三轴向上的分量；
根据所述所有气锤的敲击力在三轴向上的分量，得到所述所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系。
在一些实施例中，处理单元202可以用于通过范式(Von Mises)等效应力准则将HALT振动试验中的三轴向的综合振动应力谱调整为单轴向的随机振动应力谱。
具体的，在该实施例中，通过所述Von Mises等效应力准则将HALT振动试验中的三轴向的综合振动应力简化为三轴向的随机振动应力谱；
基于所述Von Mises等效应力准则将所述三轴向的随机振动应力谱等效为单轴向的随机振动应力谱。
在此需要说明的是，本发明实施例提供的上述装置20，能够实现上述方法10实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。
需要说明的是，本申请实施例中对单元的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另外，本申请实施例中还提供了一种电子设备，该电子设备包括：存储器和处理器；至少一个程序，存储于存储器中，用于被处理器执行时，与现有技术相比可实现：将HALT振动试验中的三轴向的综合振动应力谱调整为单轴向的随机振动应力谱；
根据HALT试验台上气锤的数量，沿每个气锤轴向的敲击力，以及每个气锤与所述HALT试验台之间的夹角，确定HALT试验台上所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系；
根据所述单轴向的随机振动应力谱和三轴向的振动应力谱之间的关系，确定所述三轴向中各轴向的振动应力谱，
其中，所述三轴向的振动应力谱之间的关系为所述所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系。
在一个可选实施例中提供了一种电子设备，如图7所示，图7所示的电子设备300包括：处理器301和存储器303。其中，处理器301和存储器303相连，如通过总线302相连。
处理器301可以是CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，通用处理器，DSP(Digital Signal Processor，数据信号处理器)，ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)，FPGA(FieldProgrammable Gate Array，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器301也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等。
总线302可包括一通路，在上述组件之间传送信息。总线302可以是PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(ExtendedIndustry Standard Architecture，扩展工业标准结构)总线等。总线302可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
存储器303可以是ROM(Read Only Memory，只读存储器)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、CD-ROM(Compact DiscReadOnly Memory，只读光盘)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。
存储器303用于存储执行本申请方案的应用程序代码，并由处理器301来控制执行。处理器301用于执行存储器303中存储的应用程序代码，以实现前述方法实施例所示的内容。
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行前述方法实施例中相应内容。
所述处理器可读存储介质可以是处理器能够存取的任何可用介质或数据存储设备，包括但不限于磁性存储器(例如软盘、硬盘、磁带、磁光盘(MO)等)、光学存储器(例如CD、DVD、BD、HVD等)、以及半导体存储器(例如ROM、EPROM、EEPROM、非易失性存储器(NANDFLASH)、固态硬盘(SSD))等。
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机可执行指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机可执行指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些处理器可执行指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的处理器可读存储器中，使得存储在该处理器可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些处理器可执行指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种三轴向振动应力谱的处理方法，其特征在于，包括：
将高加速寿命试验HALT的振动试验中的三轴向的综合振动应力谱调整为单轴向的随机振动应力谱；
根据HALT试验台上气锤的数量，沿每个气锤轴向的敲击力，以及每个气锤与所述HALT试验台之间的夹角，确定HALT试验台上所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系，
其中，所述所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系为：所述所有气锤的敲击力在第一轴向上的分量与所述所有气锤的敲击力在第二轴向上的分量，以及所述所有气锤的敲击力在第三轴向上的分量的关系；
根据所述单轴向的随机振动应力谱和三轴向的振动应力谱之间的关系，确定所述三轴向中各轴向的振动应力谱，
其中，所述三轴向的振动应力谱之间的关系为所述所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系，所述三轴向的振动应力谱之间的关系为：第一轴向的振动应力谱与第二轴向的振动应力谱，以及第三轴向的振动应力谱的关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据HALT试验台上气锤的数量，沿每个气锤轴向的敲击力，以及每个气锤与所述HALT试验台之间的夹角，确定HALT试验台上所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系，包括：
根据每个气锤与所述HALT试验台之间的夹角，将沿对应气锤轴向的敲击力进行分解，得到对应气锤轴向的敲击力在三轴向上的分量；
根据每个气锤轴向的敲击力在三轴向上的分量和气锤的数量，确定HALT试验台上所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据每个气锤与所述HALT试验台之间的夹角，将沿对应气锤轴向的敲击力进行分解，得到对应气锤轴向的敲击力在三轴向上的分量，包括：
根据每个气锤与所述HALT试验台之间的夹角，确定对应气锤与三轴向中各轴向之间的夹角；
根据每个气锤与三轴向中各轴向之间的夹角，分解沿对应气锤轴向的敲击力，得到对应气锤轴向的敲击力在三轴向上的分量。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述根据每个气锤轴向的敲击力在三轴向上的分量和气锤的数量，确定HALT试验台上所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系，包括：
根据每个气锤轴向的敲击力在三轴向上的分量和气锤的数量，得到HALT试验台上所有气锤的敲击力在三轴向上的分量；
根据所述所有气锤的敲击力在三轴向上的分量，得到所述所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述将HALT振动试验中的三轴向的综合振动应力谱调整为单轴向的随机振动应力谱，包括：
通过范式等效应力准则将HALT振动试验中的三轴向的综合振动应力谱调整为单轴向的随机振动应力谱。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述通过范式等效应力准则将HALT振动试验中的三轴向的综合振动应力谱调整为单轴向的随机振动应力谱，包括：
通过所述范式等效应力准则将HALT振动试验中的三轴向的综合振动应力简化为三轴向的随机振动应力谱；
基于所述范式等效应力准则将所述三轴向的随机振动应力谱等效为单轴向的随机振动应力谱。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于读取所述存储器中的计算机程序并执行如权利要求1-6中任一项所述的三轴向振动应力谱的处理方法。
8.一种三轴向振动应力谱的处理装置，其特征在于，包括：
调整单元，用于将高加速寿命试验HALT的振动试验中的三轴向的综合振动应力谱调整为单轴向的随机振动应力谱；
处理单元，用于根据HALT试验台上气锤的数量，沿每个气锤轴向的敲击力，以及每个气锤与所述HALT试验台之间的夹角，确定HALT试验台上所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系，
其中，所述所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系为：所述所有气锤的敲击力在第一轴向上的分量与所述所有气锤的敲击力在第二轴向上的分量，以及所述所有气锤的敲击力在第三轴向上的分量的关系；
还用于根据所述单轴向的随机振动应力谱和三轴向的振动应力谱之间的关系，确定所述三轴向中各轴向的振动应力谱，
其中，所述三轴向的振动应力谱之间的关系为所述所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系，所述三轴向的振动应力谱之间的关系为：第一轴向的振动应力谱与第二轴向的振动应力谱，以及第三轴向的振动应力谱的关系。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述处理单元具体用于：
根据每个气锤与所述HALT试验台之间的夹角，将沿对应气锤轴向的敲击力进行分解，得到对应气锤轴向的敲击力在三轴向上的分量；
根据每个气锤轴向的敲击力在三轴向上的分量和气锤的数量，确定HALT试验台上所有气锤的敲击力在三轴向上的分量之间的关系。
10.一种处理器可读存储介质，其特征在于，所述处理器可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于使所述处理器执行权利要求1至6中任一项所述的三轴向振动应力谱的处理方法。
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