隨機振動是隔振器在選型時經(jīng)常會遇到的一種振動類型?，F(xiàn)實中隨機振動到處可見，如車輛在路面上行駛時，路面產(chǎn)生的振動就是一種很典型的隨機振動；除此之外，還有高鐵在軌道上行駛時的振動，高層建筑在陣風(fēng)或地震作用下發(fā)生的振動;飛機在飛行時的振動；船舶在波浪中的振動都是隨機振動。很多國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備以及隔振器的可靠性和疲勞壽命的驗證也是通過隨機振動來實現(xiàn)。

    隨機振動是指任意時刻的振動大小不能預(yù)先確定，其波形隨時間的變化沒有規(guī)律的振動，無法用確定性函數(shù)表示。隨機振動的單次試驗結(jié)果有不確定性和不重復(fù)性，但相同條件下的多次試驗卻有內(nèi)在的統(tǒng)計規(guī)律。一般要用概率統(tǒng)計的方法進(jìn)行描述。 

圖1 隨機振動波形

   隨機振動也可以認(rèn)為是由無數(shù)個正弦振動組成的，但是這些正弦振動的頻率不是離散的，而是在一定范圍內(nèi)連續(xù)分布，通常用功率譜密度（PSD）、均方根值（或稱有效值）來表達(dá)。

   在隨機振動試驗標(biāo)準(zhǔn)中常給出加速度譜密度曲線（PSD曲線）或頻譜，并以此為輸入進(jìn)行隨機振動控制試驗，如圖2所示。加速度密度譜PSD表示隨機信號通過中心頻率的均方值，并無實際現(xiàn)實意義。總的加速度均方值表示總振級，既總能量。

圖2  PSD曲線及頻譜

   在實際的隨機振動試驗中，通常根據(jù)產(chǎn)品的使用環(huán)境來選擇相應(yīng)的振動量級進(jìn)行試驗，但是對于兩個不同的隨機振動，哪個振動量級更高，對產(chǎn)品來說振動更嚴(yán)苛，可以通過計算總的加速度均方根值（有效值）來比較。

影響振動臺的幾個關(guān)鍵指標(biāo)

    隨機振動臺是進(jìn)行隨機振動試驗的必要載體，振動臺的一些關(guān)鍵指標(biāo)決定了能否實現(xiàn)預(yù)定試驗的能力：

試驗推力：試驗推力對試驗起著決定性的作用，所需推力超過額定推力則試驗不能進(jìn)行，但是推力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于額定推力，容易造成資源浪費。

最大位移：隨機振動試驗時，從振動條件上看不出隨機振動的最大位移，而其值也是不確定的，因此有必要在實驗前估算最大位移，避免因超過行程而損壞振動臺。 

加速度均方根值：它是表征隨機振動總能量的統(tǒng)計參數(shù)。

頻率范圍：目前電磁振動臺的頻率多數(shù)可以達(dá)到3000HZ~5000HZ，基本可以滿足絕大部分試驗要求。

 圖3  常用的隨機振動臺

隨機振動試驗參數(shù)的估算

    目前隨機振動試驗采用最多的是寬帶隨機振動，根據(jù)試驗樣品給出的振動要求計算試驗量值，通過與振動臺的極限值進(jìn)行對比，估算試驗?zāi)芊襁M(jìn)行。隨機振動一般給出功率譜密度與頻率之間的關(guān)系曲線，如圖2所示，根據(jù)該曲線及相關(guān)計算公式即可計算出加速度均方根值。

    加速度均方根值，也稱為有效值或RMS值，由曲線下總面積的和經(jīng)過開根號運算得到，用以下公式表示：

式中，A1為升譜線所含面積，A2為平直譜曲線所含面積，A3為降譜曲線所含面積，圖譜曲線所含面積通過譜密度函數(shù)在頻率上進(jìn)行積分算出。

試驗推力計算公式：

式中，F(xiàn)為推力(N)，m0為振動臺運動部分有效質(zhì)量(KG)；m1為輔助臺面質(zhì)量(KG)；m2為試樣(包括夾具、安裝螺釘)質(zhì)量(KG)；G為試驗加速度。

位移的計算公式：

    準(zhǔn)確的方法應(yīng)該找出位移譜密度曲線，計算出均方根位移值，再用均方根位移算出最大峰值位移，在工程上往往只要估計一個大概的值，這里介紹一個簡單的估算公式，通過估算的值比實際要大。

式中，Xp-p為最大峰峰位移(mm)，f0為下限頻率(Hz)；W0為下限頻率(f0)處的功率譜密度值(g^2/Hz)。

隔振器在隨機振動中的作用

→隨機振動試驗應(yīng)用技術(shù)胡志強車輛上的一些電子元件或?qū)φ駝颖容^敏感的部件，一般都要使用隔振器，而隨機振動通常是這類應(yīng)用中必不可少的振動考核標(biāo)準(zhǔn)，通常是用來評價隔振器的耐久和抗振性能，同時對設(shè)備起到隔振保護(hù)的作用。橡膠隔振器本質(zhì)上是阻尼器和彈簧的結(jié)合體，橡膠的阻尼通?？梢赃_(dá)到鋼結(jié)構(gòu)阻尼的10倍以上，使用隔振器可以明顯降低傳遞到設(shè)備上的振動加速度幅值。另一方面橡膠隔振器的彈性好，剛度低，可以降低系統(tǒng)的固有頻率，使得大部分頻率下的振動都能被隔離，從而降低傳遞到設(shè)備上的振動能量，起到保護(hù)設(shè)備的目的。

圖4  隔振器典型的隨機振動響應(yīng)曲線