在产品运输、安装及使用过程中，不可避免地会遭遇各种形式的振动和机械冲击。这些动态应力可能导致结构件疲劳断裂、紧固件松动、元器件脱焊、电气连接失效等问题。振动与冲击测试通过在实验室中模拟并再现这些环境条件，提前暴露产品的潜在缺陷，是评估产品机械结构强度、连接可靠性和工作稳定性不可或缺的可靠性验证手段。
主要应用领域
振动与冲击测试广泛应用于对可靠性有较高要求的领域：
- 工程与技术领域：土木建筑监测设备、大型工程机械控制系统。
- 交通运输工程：汽车电子、航空航天设备、轨道交通部件、船用设备。
- 电子与通信技术：通信基站设备、网络设备、便携式电子设备（如手机、对讲机）。
- 机械工程领域：工业机器人、精密仪器、电动工具。
核心测试类型与方法
根据激励信号和模拟环境的不同，主要分为以下几类：
| 测试类型 | 激励信号特点 | 模拟场景与目的 | 关键参数 |
|---|---|---|---|
| 正弦振动试验 | 单一频率或扫频（频率随时间线性或对数变化）的正弦波。 | 1. 寻找共振点：通过扫频振动，识别产品的固有频率（共振点）。 2. 耐共振测试：在共振频率下保持振动，考核结构强度。 3. 模拟旋转机械（如发动机）引起的周期性振动。 | 频率范围、振幅（位移或加速度）、扫频速率、持续时间。 |
| 随机振动试验 | 所有频率成分同时存在且相位随机的信号，其功率谱密度（PSD）定义能量在频域的分布。 | 模拟真实世界的复杂振动环境，如公路运输颠簸、飞机飞行湍流、船舶航行。能更真实地激发产品的多阶模态，发现潜在缺陷。是现代环境可靠性测试的主流方法。 | 频率范围、功率谱密度（g²/Hz）曲线、总均方根加速度（Grms）、测试时间。 |
| 冲击试验 | 瞬态的、非周期性的高加速度脉冲。 | 模拟产品在运输、装卸、使用中遇到的突然撞击、跌落、爆炸冲击等。考核产品承受瞬时高应力而不损坏的能力。 | 冲击脉冲波形（半正弦波、后峰锯齿波、梯形波）、峰值加速度、脉冲持续时间、冲击次数。 |
| 高温振动试验 （综合环境试验） | 在高温环境下同时施加振动应力。 | 模拟产品在高温工作状态下（如汽车发动机舱）同时承受振动的情况。高温会降低材料强度，使振动效应更为严苛，更能暴露问题。 | 温度、振动条件（正弦/随机）。 |
测试标准参考
振动冲击测试通常依据以下基础或行业标准：
- 基础标准：
- GB/T 2423.10-2019 / IEC 60068-2-6《正弦振动试验》
- GB/T 2423.56-2018 / IEC 60068-2-64《随机振动试验》
- GB/T 2423.5-2019 / IEC 60068-2-27《冲击试验》
- 行业特定标准：
- 汽车电子：ISO 16750-3（机械负荷）、IEC 60068-2-64（随机）广泛应用。
- 轨道交通：EN 61373（铁路设备振动冲击）。
- 军用设备：GJB 150.16A、MIL-STD-810H。
- 包装运输：ISTA、ASTM D4169系列（模拟配送环境）。
测试流程与结果判定
- 夹具设计：设计专用的测试夹具，确保将振动台的运动有效地传递到样品上。
- 样品安装：按照实际安装方式将样品固定在夹具上。
- 传感器布置：在样品关键位置布置加速度传感器，用于控制和监测振动响应。
- 试验执行：按照预设的振动/冲击谱进行试验。
- 中间与最终检测：在试验中或结束后，检查样品的外观、结构、机械性能和电性能是否发生变化或失效。
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