3. МЕХАНИЗМЫ ВЛИЯНИЯ ВИБРАЦИИ НА ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ПАРАМЕТРЫ ОБЪЕКТА

Для того чтобы правильно построить программу вибрационных испытаний, необходимо прежде всего определить, каким может быть механизм влияния вибрации на исследуемый объект.

Следует различать два основных типа таких механизмов.

1. Механизм типа А. Основным признаком механизма влияния типа А является отсутствие каких-либо эффектов накопления или памяти в исследуемом объекте. Это значит, что определяющий параметр в любой момент времени является только функцией вибрационного состояния объекта в этот момент времени и не зависит от его вибрационной предыстории.

Таким образом, для механизма типа А справедливо соотношение

Наличие механизмов типа А обусловлено, как правило, проявлением некоторых параметрических эффектов в рассматриваемом объекте, т. е. таких явлений, при которых вибрация, вызывая механические деформации и перемещения различных элементов объекта, приводит к изменению основных параметров объекта как системы, предназначенной для выполнения определенных функций. Так, например, колебания электронно-лучевой трубки вызывают изменение расстояний между ее электродами, что приводит к изменению таких важнейших параметров, как напряженность электрического поля и т. п. Последние могут оказать существенное влияние на яркость и четкость изображения. При прекращении вибрации первоначальные параметры полностью восстанавливаются, и объект переходит в состояние нормальной работы.

Подобного рода эффекты характерны практически для всех типов радиоэлектронной аппаратуры и для многих видов электромеханических устройств, предназначенных для преобразования информации (акселерометры, гироскопическая аппаратура, элементы систем регулирования и управления процессами и т. п.).

В большинстве практических случаев функцию удается аппроксимировать линейной формой (во всяком случае в пределах некоторой локальной области параметрического пространства). Так, если скаляр, а вибрационное состояние объекта может быть описано дисперсионным вектором то функция может быть в явной форме записана в виде

где ограничения на область изменения дисперсионного вектора в которой линейная форма (5) справедлива.

В тех случаях, когда наблюдается существенно нелинейная связь между определяющим параметром и параметрами вибрационного состояния объекта, можно

использовать аппроксимирующие полиномы более высоких порядков: аптп

В соответствии с принятой моделью изменения вибрационных состояний объекта при наличии механизма влияния типа А каждому вибрационному состоянию на каждом интервале времени соответствует определенное значение параметра Таким образом, при переходе вибрационного состояния на соседний интервал (при изменении параметров вибрационного состояния) скачком изменяются и значения

Для случая, когда X — скаляр, характер изменения его во времени показан на рис. 13.

Поскольку на каждом интервале значения случайны, очевидно, случайны значения параметра Причем для всех (в том числе и соседних интервалов значения параметра X статистически независимы.

Будем считать, что объект функционирует нормально до тех пор, пока Хотя бы один выход определяющего параметра X за область допустимых значений означает появление функционального отказа объекта.

Следует рассматривать функциональные отказы обратимые и необратимые. Обратимые отказы означают, что при изменении вибрационного состояния объект может вновь стать работоспособным. Необратимые огказы означают, что объект выходит из строя на все последующее время, т. е. происходит поломка. Поскольку и те и другие отказы не допустимы при эксплуатации, целью вибрационных испытаний является доказательство того, что вероятность хотя бы одного функционального отказа за заданное время эксплуатации (все время эксплуатации или какой-либо характерный период) не превысит заданного значения. Для определения этой вероятности в рамках рассматриваемой модели достаточно зиать закон распределения вероятностей значений определяющего параметра для любого интервала

Рис. 13. Схема изменения определяющего параметра во времени

Так, если плотность распределения вероятностей значений определяющею параметра, то вероятность невыхода X за область допустимых значений на данном интервале

а вероятность невыхода за время

где

2. Механизм типа Основным признаком механизма влияния типа является существование эффекта накопления или памяти в исследуемом объекте.

Наиболее характерным примером механизма типа является процесс накопления усталостных повреждений в конструкции объекта.

В этом случае определяющий параметр является функционалом вида

где функция изменения параметров вибрационного состояния объекта во времени; момент времени, в который рассматривается накопленное значение определяющего параметра.

Для процессов накопления усталостных повреждений характерно наличие монотонных функций хотя и здесь могут встретиться моменты, нарушающие монотонность, например упрочнение конструкции (нагартовка) при действии высоких нагрузок.

В общем случае функционалы (6) могут иметь произвольный вид. Именно произвольные функционалы создают наибольшие трудности при планировании вибрационных испытаний.