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耐久試驗(yàn)，特別是預(yù)定頻率上的10?次應(yīng)力循環(huán)的耐久試驗(yàn)，往往需要很長(zhǎng)時(shí)間，有的甚至長(zhǎng)達(dá)幾百小時(shí)，例如10?次應(yīng)力循環(huán)在30Hz上試驗(yàn)時(shí)就需近100小時(shí)，在50Hz上試驗(yàn)時(shí)就需近50小時(shí)，這種情況無(wú)論對(duì)人，對(duì)試驗(yàn)設(shè)備，或從經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)效率來(lái)說(shuō)都是個(gè)問(wèn)題。而加速振動(dòng)是解決這一問(wèn)題的一個(gè)較好的途徑。

加速振動(dòng)是指選用振動(dòng)試驗(yàn)參數(shù)中某一最敏感的參數(shù)，使其在某種特定的試驗(yàn)機(jī)理支配下，以改變這一參數(shù)的量值來(lái)縮短試驗(yàn)時(shí)間。用增加振動(dòng)加速度值的方法來(lái)縮短試驗(yàn)時(shí)間是其中最好的一種方法。

用增加振動(dòng)加速度來(lái)縮短試驗(yàn)時(shí)間的方法是從疲勞理論出發(fā)的。所謂疲勞是指產(chǎn)品在交變重復(fù)載荷（應(yīng)力）作用下，使損傷不斷累積，最后導(dǎo)致破壞的現(xiàn)象。根據(jù)疲勞理論，重復(fù)載荷在結(jié)構(gòu)上所產(chǎn)生的應(yīng)力σ和應(yīng)力作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的應(yīng)力循環(huán)數(shù)，可以畫成如圖1所示的曲線。

圖1 加速振動(dòng)的典型σ（A）- N曲線圖

圖1的曲線是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值，通常以對(duì)數(shù)座標(biāo)給出。由圖1可見：

1. 在一定的應(yīng)力（例如圖中的σ1）作用下，材料所能承受應(yīng)力循環(huán)數(shù)為N1。該N1就稱為在σ1作用下的疲勞壽命。如果材料在低于某一特定應(yīng)力不再發(fā)生破壞，即在此應(yīng)力下材料就可承受無(wú)限次應(yīng)力循環(huán)，則該應(yīng)力就稱為材料的極限應(yīng)力，即圖1中的σel。

    

2. 持久極限應(yīng)力一般在屈服應(yīng)力的50%~80%之間，具有代表性的數(shù)值為50%‘即σel=0.5σs。所以圖1中的縱座標(biāo)以σel標(biāo)準(zhǔn)化，縱座標(biāo)為1的地方是持續(xù)極限應(yīng)力，縱座標(biāo)為2的地方為屈服應(yīng)力。

    

3. 靜拉伸試驗(yàn)表明，當(dāng)應(yīng)變超過(guò)0.4%時(shí)，材料就進(jìn)入塑性狀態(tài)。此時(shí)材料的內(nèi)應(yīng)力就超過(guò)彈性極限應(yīng)力，即達(dá)到屈服應(yīng)力，從而產(chǎn)生永久變形。疲勞經(jīng)驗(yàn)告訴我們，當(dāng)應(yīng)變超過(guò)0.4%時(shí)，其壽命就小于10?次應(yīng)力循環(huán)。如果把材料看成理想塑性，則當(dāng)外力增加時(shí)應(yīng)力就不變。也就是材料在小于10?次破壞時(shí)，其破壞曲線平行于N軸，即圖1中的ac段。如果材料不產(chǎn)生屈服，材料在小于10?次時(shí)的破壞曲線如圖1中acˊ段（虛線）。

    

4. 如果曲線存在轉(zhuǎn)折點(diǎn)的話，則大都在10?~10?之間，美國(guó)振動(dòng)沖擊手冊(cè)取轉(zhuǎn)折點(diǎn)為10?次，即與疲勞極限相對(duì)應(yīng)的破壞循環(huán)數(shù)為5×10?次，這就確定了圖1中的b點(diǎn)。此點(diǎn)說(shuō)明，材料在σel的作用下，經(jīng)過(guò)5×10?次應(yīng)力循環(huán)還不被破壞，就永遠(yuǎn)不會(huì)在該應(yīng)力下破壞，這就決定了bd段為一平行于N軸的直線。

    

5. 將材料在10?~5×10?次被破壞的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值畫在圖1的雙對(duì)數(shù)座標(biāo)上 則σ-N曲線的中間部分（即a和b點(diǎn)之間的部分）為一直線。

    

由上面的敘述可見，圖1中的曲線可以作為產(chǎn)品在振動(dòng)條件下經(jīng)受疲勞破壞的依據(jù)。由圖1中的ab段可見，當(dāng)試驗(yàn)樣品所經(jīng)受到的應(yīng)力低時(shí)，所要求的破壞循環(huán)數(shù)就多；反過(guò)來(lái)，當(dāng)試驗(yàn)樣品所經(jīng)受到的應(yīng)力高時(shí)，所要求的破壞循環(huán)數(shù)就少，即所需的試驗(yàn)時(shí)間就短，這就是加速振動(dòng)的原理?？梢娭灰獙⑸厦鏀⑹龅?em style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;">σ-N的關(guān)系換成A-N的關(guān)系。

就可用于實(shí)際的加速振動(dòng)試驗(yàn)中。美國(guó)振動(dòng)沖擊手冊(cè)第24章對(duì)A-N之間的關(guān)系所推薦的經(jīng)驗(yàn)公式為：

式中：N、A為曲線上任一點(diǎn)的破壞循環(huán)數(shù)及相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)加速度；Nel、Ael為曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)的破壞循環(huán)數(shù)（極限破壞循環(huán)數(shù)）及相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)加速度；K為大于零的常數(shù)

上式表明：對(duì)被試產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，如果它在原規(guī)定的加速度和振動(dòng)次數(shù)發(fā)生破壞（不破壞），則按A-N曲線提高振動(dòng)加速度和減少振動(dòng)次數(shù)后同樣會(huì)出現(xiàn)破壞（不破壞），也就是說(shuō)，可以保證加速試驗(yàn)與不加速試驗(yàn)的等效性。

如果要將試驗(yàn)時(shí)間縮短到原來(lái)的十分之一，即：

則根據(jù)美國(guó)振動(dòng)沖擊手冊(cè)經(jīng)驗(yàn)公式可得：

從美國(guó)振動(dòng)沖擊手冊(cè)經(jīng)驗(yàn)公式可見，要將試驗(yàn)時(shí)間縮短到原來(lái)的十分之一，則試驗(yàn)量值增加為原來(lái)的α倍。

根據(jù)航空部門對(duì)許多產(chǎn)品所做的加速振動(dòng)的驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)式以上公式中的K值，取K=5比較合適。根據(jù)他們的經(jīng)驗(yàn)和結(jié)論，對(duì)電工電子等產(chǎn)品的加速振動(dòng)等級(jí)用表1中的數(shù)值比較合式。

表1

表中的等級(jí)可按下列原則進(jìn)行選?。?/p>

1. 一般情況下優(yōu)先選用等級(jí)2；

    

2. 具備下列條件之一者，選用等級(jí)1：當(dāng)按等級(jí)2進(jìn)行加速時(shí)，由于太快而不能滿足試驗(yàn)要求；樣品的工作性能對(duì)振動(dòng)量級(jí)比較敏感，不宜采用等級(jí)2進(jìn)行試驗(yàn)；

    

3. 同時(shí)具備下列條件者可選用等級(jí)3：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；工作性能對(duì)振動(dòng)量值不敏感；

    

4. 同時(shí)具備下列條件者可選用等級(jí)4：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；工作性能對(duì)振動(dòng)量值不敏感；原規(guī)定的等級(jí)等于或大于200h；

    

5. 若表1中所規(guī)定的等級(jí)不適用，則可按下式進(jìn)行計(jì)算，但α不能大于2.56.