Случайное изменение

4) широкополосной случайной вибрацией;

5) узкополосной случайной вибрацией с переменной средней частоты спектра;

Замкнутые системы управления одномерной широкополосной случайной вибрацией (рис. 6, 6) состоят из генератора белого шума ГБШ, управляемого формирующего фильтра УФФ, усилителя мощности УМ, вибратора В, датчика Д, анализатора спектра АС, регистратора Р и управляющего устройства УУ,

4) широкополосной случайной вибрацией;

5) узкополосной случайной вибрацией с переменной средней частотой спектра;

Испытания полигармонической вибрацией, широкополосной случайной вибрацией, узкополосной случайной вибрацией с переменной средней частотой спектра позволяют имитировать реальный вибрационный процесс [1, 2]. Не только общий характер, но и распределение искусственно воспроизводимых вибраций в пространстве и во времени должны соответствовать вибрациям при эксплуатации объекта. Моделирование эксплуатационных вибрационных состояний и выбор рациональных стратегий их воспроизведения в лабораторных условиях рассмотрены в следующей главе. Остальные главы посвящены способам осуществления, техническому и программному оснащению различных видов виброиспытаний.

С целью наиболее точной имитации реальных вибраций и создаваемых ими нагрузок все более широко применяют испытания случайной вибрацией, а также испытания «реальной вибрацией» и ударом.

Цель испытаний. Многочисленные исследования реальных вибраций различных подвижных объектов (самолетов, ракет, автомобилей, судов, железнодорожных вагонов и т. п.) показывают, что эти вибрации являются случайными функциями времени [14, 20, 22]. Их статистические характеристики определяются в результате обработки записей реальной вибрации. Целью испытаний является воспроизведение на вибростенде вибрации с заданными статистическими характеристиками в контрольных точках испытуемого изделия. Поскольку в качестве заданных статистических характеристик используются результаты обработки натурных вибраций., испытания случайной вибрацией наиболее точно воспроизводят реальное вибрационное состояние испытуемого изделия.

Схемы нагружения. Испытания широкополосной случайной вибрацией обычно проводят при возбуждении объекта в одной точке и в одном направлении. Контроль вибрации, как правило, ведут в нескольких точках. В последнее время все шире используют многоточечное вибровозбуждение (см. гл. XIV), что позволяет точнее воспроизвести реальное вибрационное состояние. При этом анализируют векторный вибрационный процесс, компонентами которого являются вибрации в отдельных точках и направлениях. Соответствующие испытательные системы являются многомерными.

Принимаемые гипотезы. При организации испытаний случайной вибрацией принижают две гипотезы [14, 20, 22]: 1) о нормальности закона распределения случайных вибраций; 2) о локальной стационарности случайных вибраций. Обоснование первой гипотезы заключается в том, что вибрационное состояние изделия можно рассматривать как суперпозицию различных случайных процессов, порождаемых статистически независимыми источниками. Следует учесть также, что если вибродатчик расположен в таком месте конструкции, где проявляются ее фильтрующие свойства, то закон распределения выходного сигнала этого датчика приближается к нормальному. Существует достаточно большое число экспериментальных работ, подтверждаю-

Спектральные характеристики случайной вибрации. Свойства вибрации как стационарного центрированного нормального процесса полностью определяются в общем (векторном) случае ковариационной матрицей или ее преобразованием фурье — матрицей спектральных плотностей. В частном (скалярном) случае процесс характеризуется корреляционной функцией или спектральной плотностью. Поскольку испытуемые конструкции являются многорезонансиыми динамическими системами с ярко выраженными частотно-избирательными свойствами, спектральные характеристики (собственные и взаимные спектры) наиболее наглядны и имеют определяющее значение для инженера-испытателя. Режим испытаний случайной вибрацией определяется спектральной плотностью виброускорения, контролируемого в одной точке и в одном направлении, или матрицей спектральных плотностей при анализе векторной вибрации.

Большой вес в приложениях имеют марковские процессы, в которых случайное изменение состояния некоторой системы зависит от непрерывно меняющихся параметров. Наиболее важным представителем таких марковских процессов служит физический процесс типа диффузии, в котором состояние системы характеризуется непрерывно меняющейся координатой некоторой частицы. Понятие марковского процесса - вероятностное обобщение динамической системы.

Влияние изменения затухания ультразвука сильнее, чем для теневого метода. Структурные реверберации от крупного зерна могут помешать наблюдению донного сигнала. Очень мешает контролю зеркально-теневым методом случайное изменение отражающих свойств донной поверхности, связанное с ее неровностью, например, от коррозии. Неровности глубиной К/8 ослабляют донный сигнал приблизительно на 10%, а К/4 — на 20%. Второй донный сигнал уменьшается в квадрате по отношению к первому.

В странах Европы основным типом отражателей также служит отверстие) с плоским дном. В США при контроле поковок и отливок чувствительность настраивают по плоскодонному отверстию, при контроле толстых сварных швов — по боковому цилиндрическому отверстию, а при контроле тонких швов — по угловому цилиндрическому отверстию, т. е. отверстию, образующему прямой угол: с донной поверхностью. Применение таких отражателей объясняется тем, что плоскодонное отверстие, наклонное к поверхности, выполнить довольно трудно.' Случайное изменение угла наклона ПЭП приведет к неперпендикулярности акустической оси плоскости дна отверстия, а это вызовет большие ошибки в настройке чувствительности.

Значительно снижает качество контроля зеркально-теневым методом случайное изменение отражающих свойств донной поверхности, обусловленное ее неровностью, например, вследствие коррозии. Неровности глубиной К/8 ослабляют донный сигнал приблизительно на 10 %, а глубиной Я/4 — на 20 %. Второй донный сигнал уменьшается соответственно на 20 и 36 %.

Различают аддитивные и мультипликативные помехи 138, 671. Аддитивные помехи складываются с полезным сигналом, а мульти-нликатные перемножаются с ним. К мультипликативным помехам относят нестабильность акустического контакта, случайное изменение коэффициента затухания. Большинство исследуемых далее помех относится к аддитивным. Не рассмотрен микрофонный шум, обусловленный смещением электрических конструктивных элементов под влиянием вибрации, поскольку в области частот применяемых в УЗ-дефектоскопии, этот эффект мал.

Распространенным видом эксплуатационной нагрузки является последовательное случайное изменение ^внешних сил, вызывающее нестационарную напряженность деталей. Режимы нагру-жения различаются по ряду признаков и в общем виде описываются посредством математического аппарата теории случайных функций.

В-третьих, случайное изменение мощности, например уменьшение, приведет к появлению отрицательной реактивности, что усугубит это случайное отклонение. Такое уменьшение будет продолжаться несколько часов, пока реактивность не начнет возрастать. Этот эффект может привести к самопроизвольным колебаниям мощности с периодом в десятки часов. В действи-

где фы (х, t) — случайный процесс, характеризующий случайное изменение структуры системы, а процессы zkl (t), a (t)-w Nk (t) удовлетворяют условиям, приведенным в гл. V и VI.

Для ряда динамических систем случайное изменение структуры представляет собой случайное событие, не зависящее от информации о движении системы. В таком аспекте исследовали линейные системы с возможными структурными нарушениями [76], со случайными изменениями структуры или их параметров [711. 276

Для оценки вероятности разрушения в общем случае следует иметь в виду возможное случайное изменение амплитуд действующих напряжений, описываемых функцией плотности распределения Ф'д (а, п) по параметру наработанного числа циклов п, а также изменение наработанного числа циклов п, описываемых функцией распределения Ф'д (п, о) по параметру амплитуды напряжений о. Рассматривая в данном случае вероятность разрушения как вероятность превышения наработанного числа циклов п над необходимым для возникновения разрушения N, следует оценить эту вероятность по функции распределения Ф' (R) величины R = N — п в области отрицательных значений /?, имея в виду, что плотность распределения величины N есть Ф'г (N, ст) , а величины п есть Ф'9 (п, а). Таким образом, вероятность разрушения составит [8]

Между тем, на точность работы ряда технологических машин и механизмов существенное влияние оказывают ошибки входных данных, которые неизбежны. Так, например, неточность заготовки детали (как по размерам, так и по физико-механическим характеристикам материала), обрабатываемой на металлорежущем станке, вызывает в процессе обработки случайное изменение силы резания, которое, в свою очередь, в механической цепи станок—приспособление—инструмент—деталь (СПИД) порождает случайные изменения деформации и относительных перемещений составляющих звеньев. В результате этого явления возникает рассеивание размеров обработанных деталей.