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一、力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)概論

國內(nèi)外力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)，常見的有以下幾種:正弦振動(dòng)試驗(yàn);隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)；調(diào)制正弦振動(dòng)試驗(yàn)；沖擊試驗(yàn)；碰撞試驗(yàn);離心恒加速度試驗(yàn);搖擺試驗(yàn)；傾跌與翻倒試驗(yàn)；彈跳試驗(yàn);撞擊試驗(yàn);自由跌落試驗(yàn)。與力學(xué)環(huán)境因素組合在一起的多因素綜合試驗(yàn)有:溫度、振動(dòng)(正弦)綜合試驗(yàn);溫度、低氣壓等。上述的各項(xiàng)力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)是針對(duì)非包裝產(chǎn)品或者包裝可視為產(chǎn)品的組成部分的產(chǎn)品。對(duì)于包裝產(chǎn)品(運(yùn)輸包裝件)的力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)。除了選擇上述部分的試驗(yàn)項(xiàng)目外。還有下列試驗(yàn)項(xiàng)目:運(yùn)輸包裝件六角滾筒試驗(yàn)；垂直沖擊跌落試驗(yàn)；水平?jīng)_擊試驗(yàn)；堆碼試驗(yàn);壓力試驗(yàn)；材料動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)等。

包括氣候試驗(yàn)在內(nèi)的我國目前正在貫徹執(zhí)行的電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程以及國家軍用標(biāo)準(zhǔn)中的各項(xiàng)試驗(yàn)方法，就是標(biāo)準(zhǔn)化了的人工模擬試驗(yàn),它們是等效采用或等同采用了國際標(biāo)準(zhǔn)和美國軍用標(biāo)準(zhǔn)，在國際上是通用的。采用標(biāo)準(zhǔn)化的人工模擬試驗(yàn)方法。一方面可以按照使用目的比較真實(shí)地模擬實(shí)際環(huán)境的影響，使試驗(yàn)具有模擬性；也可使不同試驗(yàn)室里所做的試驗(yàn)?zāi)軌蛳嗷ミM(jìn)行比較以避免試驗(yàn)程序和試驗(yàn)設(shè)備上的差異給試驗(yàn)結(jié)果帶來的影響、使試驗(yàn)具有再現(xiàn)性;對(duì)于在同一個(gè)試驗(yàn)室里不同時(shí)間所做的試驗(yàn)?zāi)軌蚯昂蟊容^，使試驗(yàn)具有重復(fù)性。

國內(nèi)與國際上幾十年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，這些標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的環(huán)境試驗(yàn)方法可以模擬實(shí)際的使用環(huán)境，可以重現(xiàn)這些環(huán)境的影響。因此，當(dāng)我們需要進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)時(shí)應(yīng)盡量采用環(huán)境試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)的試驗(yàn)方法，用統(tǒng)一的尺度來衡量產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性，以便在較大范圍內(nèi)比較試驗(yàn)結(jié)果，交流試驗(yàn)數(shù)據(jù)，評(píng)定產(chǎn)品的質(zhì)量。

二、力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)的目的和意義

在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)高速發(fā)展的今天，產(chǎn)品的質(zhì)量正在得到人們的重視，人們更加重視產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性問題。合理地制定產(chǎn)品的環(huán)境條件，正確地選擇產(chǎn)品的環(huán)境防護(hù)措施和做好環(huán)境試驗(yàn)工作是保證產(chǎn)品可靠性和質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

產(chǎn)品的質(zhì)量是指產(chǎn)品從出廠到使用期滿的全過程中能夠滿足規(guī)定的或者潛在的要求的一切特征和特性的總和。這些特征和特性包括了產(chǎn)品的性能、強(qiáng)度、尺寸、外觀、公差、壽命、可靠性、可維修性、廢品率和使用期等。其中，產(chǎn)品的可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量的重要內(nèi)容。產(chǎn)品的可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的期限內(nèi)、在規(guī)定的條件下完成規(guī)定任務(wù)的概率。這個(gè)規(guī)定的條件包括了環(huán)境條件、載荷條件及使用維護(hù)人員的條件。產(chǎn)品喪失了規(guī)定的功能，而不能完成規(guī)定的任務(wù)叫做發(fā)生故障，對(duì)元器件來說一般稱為失效。這些故障中有些是在使用元件或材料不合要求或在不恰當(dāng)?shù)牟僮魇褂脳l件下必然出現(xiàn)的現(xiàn)象，另外一些故障則是帶有隨機(jī)性，這種隨機(jī)性在故障出現(xiàn)之前是無法事先預(yù)料的，但是它們服從于一定的規(guī)律。某個(gè)產(chǎn)品的故障率越低，則該產(chǎn)品的可靠性就越高。

力學(xué)環(huán)境因素是在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)中經(jīng)常大量遇到的因素，這種力學(xué)環(huán)境條件在工程實(shí)際中無處不在。嚴(yán)重的振動(dòng)、沖擊、搖擺等，會(huì)對(duì)機(jī)器設(shè)備以及操作人員帶來各種危害。

強(qiáng)烈而持續(xù)的振動(dòng)會(huì)引起結(jié)構(gòu)斷裂，造成嚴(yán)重事故。大型客機(jī)曾因一枚螺栓疲勞斷裂而機(jī)毀人亡。大型氣輪發(fā)電機(jī)組曾因軸承振動(dòng)疲勞而發(fā)生轉(zhuǎn)子斷成數(shù)段飛出數(shù)百米外。美國的塔柯烏大橋因風(fēng)引起其振動(dòng)而摧毀。強(qiáng)地震造成的建筑物倒塌形成災(zāi)難性破壞更是觸目驚心。歷史上的種種事例，不勝枚舉。因此在機(jī)器設(shè)備的設(shè)計(jì)中，考慮振動(dòng)、沖擊的影響，防止疲勞和沖擊破壞的產(chǎn)生，確保設(shè)備的安全，免使人員受害，是一個(gè)非常迫切的問題。

強(qiáng)烈的振動(dòng)和沖擊會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的失效。儀器儀表會(huì)因?yàn)檎駝?dòng)而使精度降低、元器件失效損壞甚至失靈，持續(xù)的振動(dòng)會(huì)使機(jī)件松動(dòng)，密封破壞，甚至不能工作。微電子器件內(nèi)部的微粒由于受振動(dòng)環(huán)境的影響而使技術(shù)參數(shù)發(fā)生很大的變化，導(dǎo)致控制失靈，如果在航天裝備上，將會(huì)帶來巨大的損失。集成電路的引線，受到離心加速度的作用，會(huì)產(chǎn)生引線斷裂。行進(jìn)火炮的發(fā)射瞄準(zhǔn)機(jī)構(gòu)由于受顛簸搖擺的環(huán)境影響而使發(fā)射命中率降低。力學(xué)環(huán)境對(duì)儀器設(shè)備的可靠性造成了嚴(yán)重的威脅。

力學(xué)環(huán)境條件對(duì)人體也會(huì)造成嚴(yán)重的危害，車輛的隨機(jī)振動(dòng)頻帶在30Hz左右時(shí)，人的腹腔將發(fā)生共振，引起嘔吐。頻率在300~400 Hz時(shí)，人的腦腔將發(fā)生共振，使人頭昏。振動(dòng)是噪音的來源，強(qiáng)噪音會(huì)造成環(huán)境污染，使人不能正常地工作和休息，并造成各種職業(yè)病和污染性病害，危及人類的健康。在航天醫(yī)學(xué)研究上，飛行員和宇航員對(duì)于航天航空中遇到的振動(dòng)、沖擊、變加速度的環(huán)境適應(yīng)性研究已成為了一個(gè)重要課題。

對(duì)于振動(dòng)、沖擊的研究，經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的發(fā)展又提出了更高更苛刻的要求。因此，研究力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)，研究振動(dòng)與沖擊的目的，就是要防止各種力學(xué)環(huán)境因素對(duì)機(jī)器、設(shè)備、裝備、結(jié)構(gòu)、元件、器件的影響和對(duì)人身造成的危害，確保產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，這是我國現(xiàn)代化建設(shè)的重要課題之一。

對(duì)力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)的研究，就是要防止力學(xué)環(huán)境因素對(duì)產(chǎn)品造成的危害，通過對(duì)力學(xué)理論更深的研究，從而對(duì)力學(xué)環(huán)境因素所產(chǎn)生的破壞失效機(jī)理進(jìn)行更深入更全面的分析，找出更好更切實(shí)際的解決方法，其方法有：環(huán)境預(yù)防、環(huán)境防護(hù)、環(huán)境控制、環(huán)境利用。

來源：《力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)》