振動(dòng)的危害

      振動(dòng)是運(yùn)輸包裝試驗(yàn)項(xiàng)主要組成部分之一，在運(yùn)輸過程中，產(chǎn)品會因振動(dòng)發(fā)生表面擦傷、漆膜或鍍膜脫落等問題，內(nèi)部部件還會因反復(fù)施加作用力發(fā)生螺釘松動(dòng)、部件變形彎曲、產(chǎn)生裂紋、斷裂、脫落等現(xiàn)象。

振動(dòng)的由來

      產(chǎn)品運(yùn)輸所受的振動(dòng)危害主要來自運(yùn)輸環(huán)境和運(yùn)輸工具。運(yùn)輸工具主要包括：公路運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸、空運(yùn)和海運(yùn)。在汽車運(yùn)輸過程中，公路路面的起伏不平、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的固有振動(dòng)、輪胎的充氣程度和減震彈簧的性能等因素都會使產(chǎn)品發(fā)生任意方向的振動(dòng)；在火車運(yùn)輸過程中，受牽引機(jī)車和鐵軌接縫的影響，產(chǎn)品也會發(fā)生周期性的振動(dòng)；在海運(yùn)過程中，產(chǎn)品除了受到發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)影響外，還因水面風(fēng)浪的顛簸發(fā)生低頻振動(dòng)；在空運(yùn)過程中，產(chǎn)品不但受到發(fā)動(dòng)機(jī)高頻激振的影響，還會受氣流作用產(chǎn)生低頻振動(dòng)以及周期性的上下和左右搖擺。

運(yùn)輸工具對比

     在國內(nèi)外的一些研究中，四大運(yùn)輸環(huán)境中，船舶的隨機(jī)振動(dòng)量很小，火車和飛機(jī)的隨機(jī)振動(dòng)功率譜密度值比汽車小得多，汽車運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械條件最差。

振動(dòng)試驗(yàn)發(fā)展過程

     運(yùn)輸包裝振動(dòng)試驗(yàn)的類型是從正弦定頻→正弦掃頻→隨機(jī)振動(dòng)發(fā)展而來的。正弦定頻振動(dòng)試驗(yàn)可以在選定的一個(gè)或數(shù)個(gè)頻率（通常選試件的共振頻率）下對試件進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，由于不可能測出試件所有的共振頻率對產(chǎn)品的影響。同時(shí)，共振頻率本身在試驗(yàn)過程中也是變化的，于是就發(fā)展了正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)，該試驗(yàn)過程中對試件所能碰到的所有共振頻率都能進(jìn)行衡量。那為什么又要進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)?zāi)兀窟@是因?yàn)樵谶M(jìn)行正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，試件在各共振頻率下依次發(fā)生共振，而隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，試件各共振頻率同時(shí)發(fā)生共振。

振動(dòng)的量值

     產(chǎn)品的振動(dòng)試驗(yàn)分為正弦定頻振動(dòng)試驗(yàn)、正弦變頻振動(dòng)試驗(yàn)和隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)三種。振動(dòng)試驗(yàn)中需要確定的量值很多。三種振動(dòng)試驗(yàn)中需要確定的量值如表所示。

 三種振動(dòng)的力學(xué)量值公式(重點(diǎn))

1：正弦定頻振動(dòng)

   正弦定頻振動(dòng)試驗(yàn)方法有兩種：

1) 定加速度法

   具體測試方法《GB/T 4857.7－2005》中有介紹，這里只介紹一個(gè)力學(xué)條件量值公式，因?yàn)檎駝?dòng)頻率、振動(dòng)加速度和振幅三者之間存在著固定的數(shù)學(xué)關(guān)系，用振動(dòng)狀態(tài)方程式表示為：

D0-p：表示半峰值位移，單位為mm；G：表示振動(dòng)加速度，一般習(xí)慣用g的倍數(shù)表示；f：表示振動(dòng)頻率，單位為Hz。

2) 定位移法

   具體測試方法《GB/T 4857.7－2005》中有介紹，這里只介紹另外兩種標(biāo)準(zhǔn)。

ASTM D999標(biāo)準(zhǔn)：位移一般確定為25.4mm，振動(dòng)頻率主要在低頻范圍內(nèi)，一般為2-5Hz。

ISTA標(biāo)準(zhǔn)：

ISTA 1A規(guī)定，當(dāng)運(yùn)輸包裝件質(zhì)量小于68kg時(shí)：

ISTA 1B規(guī)定，當(dāng)運(yùn)輸包裝件質(zhì)量大于68kg時(shí)：

2：正弦變頻振動(dòng)

    正弦變頻振動(dòng)試驗(yàn)方法有兩種，具體測試方法《GB/T 4857.10－2005》中有介紹，這里只介紹兩個(gè)力學(xué)條件量值公式，倍頻程和變頻速率。

倍頻程計(jì)算公式為：

n表示倍頻程，單位為oct；表示上限頻率，單位為Hz；表示下限頻率，單位為Hz。

變頻速率計(jì)算公式為：

R表示變頻速率，單位為oct/min；T表示變頻時(shí)間，單位為min或s。

3：隨機(jī)振動(dòng)

  隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)具體測試方法《GB/T 4857.23－2012》中有介紹，這里只介紹三個(gè)力學(xué)條件量值功率譜密度（PSD）、加速度均方根（Grms）和振動(dòng)時(shí)間。國內(nèi)外通過采集運(yùn)輸數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)制定出隨機(jī)振動(dòng)譜。以ASTM D4169-08為例，如圖：

    如圖已知各頻率下的PSD值，Grms值則為功率譜密度譜線下的面積值開平方。PSD變化n倍和Grms變化m倍，n和m直接是存在倍數(shù)關(guān)系的，如圖：

     利用這種關(guān)系，也是可以建立新的隨機(jī)振動(dòng)譜，Grms值越大，隨機(jī)振動(dòng)的能量就越大。

     各種標(biāo)準(zhǔn)對試驗(yàn)時(shí)間有著不同的要求，GB/T 4857.23-2012推薦值為3小時(shí)。ASTM D4169-08規(guī)定振動(dòng)時(shí)間的范圍是0.5～6小時(shí)，推薦值為3小時(shí)。各標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)時(shí)間都有計(jì)算方程式，以ISTA為例：

Tt：試驗(yàn)時(shí)間，單位為min；L：運(yùn)輸距離，單位為km；8：試驗(yàn)時(shí)間估算常數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定試驗(yàn)時(shí)間最大為6小時(shí)。

結(jié)尾：

     從這三種振動(dòng)對應(yīng)的力學(xué)條件和量值來看，它們都是獨(dú)立的，不存在這個(gè)試驗(yàn)可以完全替代另一個(gè)試驗(yàn)，也不存在這個(gè)試驗(yàn)比另一個(gè)試驗(yàn)更加嚴(yán)酷。根據(jù)產(chǎn)品定義，正確選擇試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)強(qiáng)度和試驗(yàn)時(shí)間可以讓試驗(yàn)結(jié)果更接近現(xiàn)實(shí)。以微鯨電視為例：只做后兩項(xiàng)振動(dòng)，樣品量值和力學(xué)量值自己制定。  

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：

1. GB/T 4857.10-2005 包裝 運(yùn)輸包裝件基本試驗(yàn) 第10 部分:正弦變頻振動(dòng)試驗(yàn)方法

2. GB/T 4857.7-2005 包裝 運(yùn)輸包裝件基本試驗(yàn) 第7 部分:正弦定頻振動(dòng)試驗(yàn)方法

3. GB/T 4857.23-2012 包裝 運(yùn)輸包裝件基本試驗(yàn) 第23 部分:隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)方法

4．ISTA 1A、ISTA 1B、ISTA 3E、ISTA 3H

5．中國包裝科研測試中心，陳志強(qiáng) 相關(guān)文章

6．ASTM D4728-06《運(yùn)輸包裝箱隨機(jī)振動(dòng)測試》

7．ASTM D4169-08《運(yùn)輸包裝箱和系統(tǒng)性能測試標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》

8． ASTM D999