一、夾具的設(shè)計依據(jù)

振動試驗是“振動臺臺面—夾具—被試驗件”組合體相互作用的結(jié)果。

夾具是為了解決試驗中的安裝和連接而被迫引入的一個承上啟下的結(jié)構(gòu)件。理論上，夾具本體應(yīng)該是一個“慣性負(fù)載”，夾具與臺面,夾具與被試件之間的連接應(yīng)該是剛性的。實際上，這只是夾具設(shè)計與制作的終極目標(biāo)。因此，設(shè)計并制作一個符合要求的振動試驗用夾具是順利完成振動試驗的關(guān)鍵。

“有一個好的振動試驗用夾具，振動試驗就成功了一半”。

1) 實驗室模擬振動試驗的方法

    實驗室模擬振動試驗的方法之一是“振源模擬”。 或稱之為“激勵模擬”。振源模擬特點是夾具(或振動臺面 — 省略夾具時)給與試件的激勵應(yīng)客觀地真實地模擬試件(產(chǎn)品)在使用中所遭受的激勵。

    振源模擬強調(diào)對試件(產(chǎn)品)激勵信號的真實模擬，這只適用于質(zhì)量較小或結(jié)構(gòu)簡單的試件。

    實驗室模擬振動試驗的方法之二是“響應(yīng)模擬”。振動的破壞是響應(yīng)破壞，如果試件對外界的激勵沒有響應(yīng)，試件也就不會破壞。因此，響應(yīng)模擬是更符合振動破壞機理的一種模擬。

    響應(yīng)模擬強調(diào)振動試驗是“臺面—夾具—被試驗件”組合體的集成效果，響應(yīng)模擬的條件是要求預(yù)先知道試件的響應(yīng)特性。

    實驗室模擬振動試驗的方法之三是“混合型模擬”?！盎旌闲湍M”是兼顧激勵模擬和響應(yīng)模擬二者特點的實驗室模擬振動試驗的方法，是基于振源模擬的激勵方式，考慮到響應(yīng)的程度。其目的是：保護(hù)被試驗的產(chǎn)品不會因為過分的響應(yīng)，使被試產(chǎn)品遭受不應(yīng)有的破壞。

無論是激勵模擬還是響應(yīng)模擬,振動試驗發(fā)展的趨勢是力圖將產(chǎn)品在儲存、運輸、使用中所遭受的真實的振動環(huán)境在實驗室模擬試驗中能夠復(fù)現(xiàn)之。但是，真實振動環(huán)境的復(fù)雜性和實驗室模擬的可實現(xiàn)性之間有著巨大的鴻溝，其中，夾具的引入更增加了“真實振動環(huán)境模擬”的困難，雖然人們一直夢想著填平這個鴻溝，努力去實現(xiàn)“激勵更真實，夾具更合理”但是，追求理想的人們只能是步步接近真實，卻永遠(yuǎn)也到達(dá)不了真實。

 

2）夾具設(shè)計的依據(jù)是“滿足試驗方法的要求”

上述所列不同的試驗方法對夾具設(shè)計、制作、安裝、調(diào)試提出了不同的要求：

  a)正弦定頻、正弦駐留：只要夾具與試件組合后的系統(tǒng)諧振頻率與試驗頻率不接近即可。

  b)正弦掃頻：小阻尼的諧振在快速掃頻時不會產(chǎn)生高加速度的響應(yīng)，慢掃頻時則不然，掃頻速率越慢則越能激發(fā)出諧振峰值。

  c)寬帶隨機：在2KHz內(nèi)很難避開“夾具與試件組合后的系統(tǒng)諧振頻率”,因而不能片面要求在試驗頻率范圍內(nèi)引入夾具后不出現(xiàn)系統(tǒng)諧振。

二、夾具的功能與作用

夾具的功能有三條；

1) 連接特性－ 將被試產(chǎn)品連接和固定在振動臺面上。

  a)要求夾具與產(chǎn)品的連接接近產(chǎn)品的真實安裝狀態(tài)；

  b)夾具與被試產(chǎn)品的組合重心落在振動臺的中心線上；

  c)夾具與振動臺的多個連接點各向同性,偏差在30%～100%（大型和異型試件除外）。

2) 傳遞特性－ 將振動從振動臺傳遞到被試產(chǎn)品上,這是夾具的核心功能。

理論上，夾具本體應(yīng)該是一個“慣性負(fù)載”，夾具與臺面,夾具與被試件之間的連接應(yīng)該是剛性的。因而，理論上的振動傳遞比應(yīng)該是 1∶1。

工程中實際中，振動的傳遞比可能是：－3dB ～＋20dB (即實際的振動傳遞比為 1∶0.7 ～1∶100)；但是要求：

  a）夾具的共振頻率不在被試產(chǎn)品的振動敏感頻帶內(nèi)；

  b）在試驗頻域內(nèi), 盡量避免出現(xiàn)多個共振峰；

  c）共振峰的Q值要?。?Q ﹤10）[Q = 1/2ζ，相對阻尼比 ζ=C/C0]。

3) 過渡特性－ 改變或保持振動的方向及其量級。

要求非試驗方向軸的振動量級與主振方向軸振動量級之比是[（0.3～0.5）比1]（大型和異型試件例外)。