振動臺做運(yùn)輸包裝試驗應(yīng)該參照那些標(biāo)準(zhǔn)？
來源：劍喬儀器
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發(fā)布日期：2020-02-22
運(yùn)輸包裝試驗就是模擬產(chǎn)品的運(yùn)輸過程，通過試驗找出產(chǎn)品的設(shè)計缺陷，可能存在的風(fēng)險。提前預(yù)見產(chǎn)品在運(yùn)輸過程中的損失，且實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計成本合理化，也是進(jìn)行產(chǎn)品運(yùn)輸問題事故仲裁的有效手段。
振動是運(yùn)輸包裝試驗項主要組成部分之一，在運(yùn)輸過程中，產(chǎn)品會因振動發(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、部件變形彎曲、產(chǎn)生裂紋、斷裂、脫落等現(xiàn)象。
產(chǎn)品運(yùn)輸所受的振動危害主要來自運(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)動機(jī)的固有振動、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； 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； 在海運(yùn)過程中，產(chǎn)品除了受到發(fā)動機(jī)的振動影響外，還因水面風(fēng)浪的顛簸發(fā)生低頻振動； 在空運(yùn)過程中，產(chǎn)品不但受到發(fā)動機(jī)高頻激振的影響，還會受氣流作用產(chǎn)生低頻振動以及周期性的上下和左右搖擺。
在國內(nèi)外的一些研究中，四大運(yùn)輸環(huán)境里船舶的隨機(jī)振動量很小，火車和飛機(jī)的隨機(jī)振動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。
運(yùn)輸包裝振動試驗的類型是從正弦定頻→正弦掃頻→隨機(jī)振動發(fā)展而來的。正弦定頻振動試驗可以在選定的一個或數(shù)個頻率（通常選試件的共振頻率）下對試件進(jìn)行振動試驗，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，共振頻率本身在試驗過程中也是變化的，于是就發(fā)展了正弦掃頻振動試驗，該試驗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)振動試驗?zāi)?？這是因為在進(jìn)行正弦掃頻振動試驗時，試件在各共振頻率下依次發(fā)生共振，而隨機(jī)振動試驗時，試件各共振頻率同時發(fā)生共振。
產(chǎn)品的振動試驗分為正弦定頻振動試驗、正弦變頻振動試驗和隨機(jī)振動試驗三種。振動試驗中需要確定的量值很多，三種振動試驗中需要確定的量值如表所示。 1. 正弦定頻振動
正弦定頻振動試驗方法有兩種：
(1) 定加速度法
具體測試方法《GB/T 4857.7－2005》中有介紹，這里只介紹一個力學(xué)條件量值公式，因為振動頻率、振動加速度和振幅三者之間存在著固定的數(shù)學(xué)關(guān)系，用振動狀態(tài)方程式表示為：
式中，D0-p 為表示半峰值位移，單位為mm；G 為表示振動加速度，一般習(xí)慣用g 的倍數(shù)表示；f 為表示振動頻率，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)。
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ASTM D999標(biāo)準(zhǔn)：位移一般確定為25.4mm，振動頻率主要在低頻范圍內(nèi)，一般為2-5Hz。
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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；ISTA 1B規(guī)定，當(dāng)運(yùn)輸包裝件質(zhì)量大于68kg時。
2. 正弦變頻振動
正弦變頻振動試驗方法有兩種，具體測試方法《GB/T 4857.10－2005》中有介紹，這里只介紹兩個力學(xué)條件量值公式，倍頻程和變頻速率。
倍頻程計算公式為：
式中，n 表示倍頻程，單位為oct。
變頻速率計算公式為：
式中，R 表示變頻速率，單位為oct/min；T 表示變頻時間，單位為min或s。
3. 隨機(jī)振動
隨機(jī)振動試驗具體測試方法《GB/T 4857.23－2012》中有介紹，這里只介紹三個力學(xué)條件量值功率譜密度 (PSD)、加速度均方根 (Grms) 和振動時間。國內(nèi)外通過采集運(yùn)輸數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計學(xué)制定出隨機(jī)振動譜。以ASTM D4169-08為例，如圖：
ASTM D 4169-08《運(yùn)輸包裝箱和系統(tǒng)性能測試標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》中卡車隨機(jī)振動第Ⅱ等級路譜
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)振動譜，Grms 值越大，隨機(jī)振動的能量就越大。
各種標(biāo)準(zhǔn)對試驗時間有著不同的要求，GB/T 4857.23-2012推薦值為3小時。ASTM D4169-08規(guī)定振動時間的范圍是0.5～6小時，推薦值為3小時。各標(biāo)準(zhǔn)試驗時間都有計算方程式，以ISTA為例：
式中，Tt 為試驗時間，單位為min；L 為運(yùn)輸距離，單位為km；8 為試驗時間估算常數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定試驗時間最大為6小時。
從這三種振動對應(yīng)的力學(xué)條件和量值來看，它們都是獨(dú)立的，不存在這個試驗可以完全替代另一個試驗，也不存在這個試驗比另一個試驗更加嚴(yán)酷。根據(jù)產(chǎn)品定義，正確選擇試驗項目、試驗強(qiáng)度和試驗時間可以讓試驗結(jié)果更接近現(xiàn)實(shí)。
GB/T 4857.10-2005 包裝 運(yùn)輸包裝件基本試驗 第10 部分:正弦變頻振動試驗方法 GB/T 4857.7-2005 包裝 運(yùn)輸包裝件基本試驗 第7 部分:正弦定頻振動試驗方法 GB/T 4857.23-2012 包裝 運(yùn)輸包裝件基本試驗 第23 部分:隨機(jī)振動試驗方法 ISTA 1A、ISTA 1B、ISTA 3E、ISTA 3H ASTM D4728-06《運(yùn)輸包裝箱隨機(jī)振動測試》 ASTM D4169-08《運(yùn)輸包裝箱和系統(tǒng)性能測試標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》 ASTM D999
