實驗室力學與熱學環(huán)境試驗技術

目錄
第1章 概述 1
1.1 裝備環(huán)境及效應 1
1.1.1 裝備環(huán)境 1
1.1.2 裝備環(huán)境效應 2
1.2 裝備環(huán)境工程 2
1.2.1 定義及主要工作項目 2
1.2.2 發(fā)展沿革 3
1.3 裝備環(huán)境試驗 5
1.3.1 自然環(huán)境試驗 6
1.3.2 使用環(huán)境試驗 7
1.3.3 實驗室環(huán)境試驗 7
1.4 環(huán)境試驗與可靠性試驗、安全性試驗的關系 8
1.4.1 環(huán)境試驗與可靠性試驗 8
1.4.2 環(huán)境試驗與安全性試驗 9
參考文獻 10
第2章 加速度試驗技術 11
2.1 加速度環(huán)境 11
2.1.1 來源及表征 11
2.1.2 加速度環(huán)境效應 12
2.2 加速度試驗的靜力學基礎 12
2.2.1 材料的強度極限與屈服極限 12
2.2.2 強度理論 13
2.2.3 結構靜力學數值模擬 14
2.3 加速度環(huán)境試驗條件 15
2.3.1 恒定加速度試驗條件確定方法 16
2.3.2 變加速度試驗條件確定方法 17
2.4 加速度試驗的加載設備與技術 17
2.4.1 離心機 18
2.4.2 火箭橇 21
2.5 加速度試驗的夾具設計技術 22
2.5.1 夾具的設計技術 22
2.5.2 夾具的質量控制 23
2.6 加速度試驗應關注的幾個問題 24
2.6.1 加速度梯度和允差要求 24
2.6.2 離心機的轉臂平衡要求 24
2.6.3 試件在離心機上的試驗方向約定 25
2.6.4 離心機轉速計算 25
2.7 加速度試驗技術的發(fā)展趨勢 25
參考文獻 28
第3章 振動試驗技術 30
3.1 振動環(huán)境的來源 30
3.2 振動試驗的振動力學基礎 30
3.2.1 概述 30
3.2.2 受迫振動 31
3.2.3 隨機振動 33
3.2.4 振動隔離 33
3.2.5 振動數值模擬案例 34
3.3 振動環(huán)境的效應 36
3.3.1 疲勞破壞 36
3.3.2 峰值破壞 39
3.4 振動環(huán)境的表征 39
3.4.1 隨機振動 39
3.4.2 正弦振動 41
3.5 振動環(huán)境試驗條件 41
3.5.1 公路運輸振動試驗條件確定方法 41
3.5.2 噴氣式飛機外掛物振動試驗條件確定方法 42
3.5.3 再入飛行振動試驗條件確定方法 45
3.5.4 復雜裝備的組件振動試驗條件確定方法 48
3.6 振動試驗的加載設備與技術 49
3.6.1 液壓振動臺 49
3.6.2 電動振動臺 53
3.6.3 水平滑臺 55
3.6.4 振動控制器 57
3.6.5 振動試驗加載設備的選用與配置 58
3.7 振動試驗夾具的設計原則與方法 59
3.7.1 振動試驗夾具的典型結構形式 59
3.7.2 振動試驗夾具設計制造的基本原則 60
3.7.3 振動試驗夾具優(yōu)化設計 62
3.7.4 動態(tài)特性設計的再討論——共振頻率*大化原則 65
3.7.5 更復雜問題的設計實例——基于響應分布規(guī)律模擬的夾具設計 67
3.8 振動試驗應關注的幾個問題 68
3.8.1 控制方法選擇 68
3.8.2 試驗允差要求 69
3.9 振動試驗技術的發(fā)展趨勢 71
參考文獻 75
第4章 噪聲試驗技術 78
4.1 噪聲環(huán)境來源 78
4.1.1 機械旋轉 78
4.1.2 機械摩擦 78
4.1.3 沖擊 78
4.1.4 高速流動 79
4.2 噪聲傳播的線性波動方程 79
4.3 噪聲環(huán)境的表征 81
4.3.1 聲速 81
4.3.2 聲壓與聲壓級 81
4.3.3 聲功率與聲功率級 82
4.4 噪聲環(huán)境效應 82
4.5 噪聲環(huán)境試驗條件 83
4.5.1 發(fā)動機噴流噪聲預示 83
4.5.2 氣動噪聲預示 84
4.5.3 航天器內噪聲預示 85
4.6 噪聲試驗設備 85
4.6.1 聲源 86
4.6.2 聲場 87
4.6.3 聲場測量儀器 88
4.7 噪聲試驗應關注的幾個問題 89
4.7.1 試驗方法和設備的選用 89
4.7.2 試件的安裝 90
4.7.3 聲場測量 90
4.7.4 試驗控制及允差要求 91
4.7.5 試驗中斷 91
4.8 噪聲試驗技術的發(fā)展趨勢 92
參考文獻 94
第5章 沖擊試驗技術 96
5.1 沖擊環(huán)境的來源及效應 96
5.2 沖擊試驗的沖擊動力學基礎 96
5.2.1 沖擊動力學的特點 96
5.2.2 應力波傳播 97
5.2.3 材料的動態(tài)響應 98
5.2.4 沖擊載荷的數值模擬 99
5.3 沖擊環(huán)境的表征 100
5.3.1 時域表征 100
5.3.2 頻域表征 101
5.4 沖擊環(huán)境試驗條件 103
5.4.1 爆炸分離沖擊環(huán)境 104
5.4.2 運輸沖擊環(huán)境 108
5.5 沖擊試驗的加載設備與技術 109
5.5.1 跌落式沖擊機 109
5.5.2 電動振動臺 114
5.5.3 沖擊譜試驗機 114
5.5.4 火工裝置 115
5.5.5 幾種沖擊加載技術的比較 116
5.6 沖擊試驗夾具設計方法 117
5.6.1 沖擊試驗夾具設計的基本方法 117
5.6.2 沖擊試驗夾具的優(yōu)化設計方法與實例 118
5.7 沖擊試驗應關注的幾個問題 121
5.7.1 沖擊試驗方法的選用 121
5.7.2 加速度測試系統(tǒng)的頻響要求 122
5.7.3 試驗允差 123
5.7.4 試驗中斷 125
5.8 沖擊試驗技術發(fā)展趨勢 126
參考文獻 128
第6章 溫度試驗技術 130
6.1 溫度環(huán)境的來源 130
6.1.1 大氣層內溫度環(huán)境 130
6.1.2 大氣層外輻射換熱環(huán)境 131
6.1.3 氣動加熱環(huán)境 132
6.2 溫度試驗的傳熱學基礎 133
6.2.1 導熱 133
6.2.2 對流 136
6.2.3 熱輻射 139
6.3 溫度環(huán)境的效應和表征 142
6.4 溫度環(huán)境試驗條件 143
6.4.1 極值溫度 143
6.4.2 貯存高低溫 144
6.4.3 工作高低溫 146
6.4.4 溫度沖擊 146
6.5 溫度試驗的加載設備與技術 147
6.5.1 溫度試驗箱的基本構成 148
6.5.2 溫度試驗箱的主要技術指標 150
6.6 溫度環(huán)境試驗的夾具設計技術 151
6.7 溫度試驗應關注的幾個問題 152
6.7.1 溫度試驗箱的選用 152
6.7.2 溫度穩(wěn)定及其判定 153
6.7.3 溫度設定 154
6.7.4 試驗持續(xù)時間 154
6.7.5 試驗允差 155
6.7.6 試驗中斷與處理 155
6.8 溫度試驗技術發(fā)展趨勢 157
參考文獻 158
第7章 典型綜合環(huán)境試驗技術 160
7.1 概述 160
7.2 溫度-濕度綜合試驗技術 161
7.2.1 概述 161
7.2.2 濕熱環(huán)境效應 161
7.2.3 濕熱試驗技術 162
7.2.4 濕熱試驗的測試 163
7.3 溫度-振動綜合試驗技術 163
7.3.1 概述 163
7.3.2 溫度-振動綜合試驗的加載設備與技術 164
7.3.3 溫度-振動綜合試驗的測試技術 168
7.4 加速度-振動綜合試驗技術 169
7.4.1 概述 169
7.4.2 加速度-振動綜合試驗的加載設備與技術 170
7.4.3 加速度-振動綜合試驗的測試技術 176
7.5 加速度-氣動力綜合試驗技術 176
7.5.1 概述 176
7.5.2 加速度-氣動力綜合試驗的加載設備與技術 177
7.5.3 加速度-氣動力綜合試驗的測試技術 178
參考文獻 178
第8章 環(huán)境試驗測試技術基礎 181
8.1 概述 181
8.2 測試系統(tǒng)的一般構成 182
8.3 環(huán)境試驗中常用的傳感器 183
8.3.1 加速度傳感器 184
8.3.2 應變傳感器 189
8.3.3 位移傳感器 193
8.3.4 溫度傳感器 195
8.3.5 聲傳感器 198
8.4 信號轉換與調理 199
8.4.1 電橋 199
8.4.2 電荷放大器 202
8.4.3 調制與解調器 204
8.4.4 濾波器 209
8.4.5 常見的信號轉換與調理集成儀器 212
8.5 數據的采集、顯示與存儲 215
8.5.1 模擬/數字轉換(A/D轉換) 215
8.5.2 信號顯示與存儲 216
8.6 其他測試技術簡介 217
8.7 環(huán)境試驗測試的基本流程與注意事項 220
8.7.1 環(huán)境試驗測試的基本流程 220
8.7.2 環(huán)境試驗測試的注意事項 220
參考文獻 223
第9章 動力學環(huán)境數據采集、處理及環(huán)境條件預示技術 225
9.1 動力學數據采集 225
9.1.1 頻率混疊的消除——采樣定理 225
9.1.2 頻率泄漏的抑制——加窗處理 227
9.2 動力學數據處理基本流程 229
9.3 數據預處理 231
9.3.1 不合理點的辨識與處理 231
9.3.2 虛假趨勢的辨識與處理 231
9.3.3 信號削峰的辨識與處理 232
9.3.4 過大噪聲的辨識與處理 233
9.3.5 信號斷續(xù)丟失的處理 233
9.3.6 數據檢驗與分離 233
9.4 隨機數據的統(tǒng)計特征 234
9.4.1 均值、方差和均方值 234
9.4.2 概率密度函數 234
9.4.3 自相關函數和互相關函數 235
9.4.4 傅里葉變換、傅里葉譜(FS)和能量密度譜(ESD) 236
9.4.5 功率譜密度 237
9.4.6 自能量譜和互能量譜 239
9.4.7 相干函數 239
9.4.8 頻率響應函數 239
9.5 動力學環(huán)境條件預示 239
9.5.1 正態(tài)分布參數上限統(tǒng)計估計 240
9.5.2 非參數上限統(tǒng)計估計 241
9.5.3 容差上限參數的選擇 243
9.5.4 簡化統(tǒng)計模型 244
參考文獻 245
第10章 環(huán)境試驗通用要求 246
10.1 試驗剪裁 246
10.2 試驗條件及允差 247
10.3 試驗順序 248
10.3.1 標準要求 249
10.3.2 順序策略 249
10.4 試驗中斷 250
10.4.1 允差內中斷 250
10.4.2 允差外中斷 251
10.4.3 故障導致的中斷 251
10.4.4 計劃中斷 251
10.5 失效