● 摘要
当前，可靠性试验的主要发展趋势是从传统的可靠性模拟试验走向可靠性激发试验。作为常用的激发试验，可靠性强化试验以故障物理学为基础，把受试产品的故障或失效当作主要研究对象，已为国内外学术界所认可。与传统的可靠性试验相比，可靠性强化试验既缩短了试验和研制周期、简化了试验，又使产品在短时间内获得了早期高可靠性，可以极大地降低寿命期成本。本文围绕“基于高峭度随机振动激励的可靠性强化试验技术研究”的主题，主要进行了以下几个方面的工作：1．在实测全轴台的振动数据基础上，综合运用随机信号分析理论对全轴振动激励应力特性进行分析和研究。对所测得的数据进行了平稳性检验、周期性检验、正态性检验，根据实测数据分析了全轴振动台的频域特性、峰值概率密度以及振动应力分布，并进行全轴台与电动台振动应力激发效果对比试验，发现了全轴振动台的不足，提出在传统电动台上实现高峭度随机振动激励进行可靠性强化振动试验的研究思路。2. 利用散弹噪声在传统的电动振动台上生成给定斜度、峭度以及频谱可控的高峭度随机振动信号。在Matlab环境下进行了多种斜度、峭度以及功率谱密度的数字仿真，验证了本文所用算法的正确性。还编制了基于LabWindow/CVI的高峭度随机振动激励信号控制软件，搭建了相应的电动振动台控制系统，通过进行不同振动谱型、斜度、峭度的振动试验，证实了基于随机散弹噪声的高峭度随机振动激励信号算法的可用性和有效性。3. 引入高阶统计量理论分析系统响应的非高斯性，并通过试验对高峭度随机激励下的线性系统输入输出峭度的关系进行了研究，找出了可对响应峭度产生重要影响的因素。4. 对高峭度随机振动激励下的首次穿越问题进行理论分析和推导，给出了考虑初始条件影响以及群穿越的首次穿越解析表达式。5. 分析了可靠性强化振动试验中利用功率谱密度和gRMS方法测量和评价的不足。通过分析简单弹性体系统的一维振动，结合振动疲劳损伤理论，给出了高峭度振动激励下简单试件一维振动损伤表达式。综上，通过本文的研究，在传统的电动振动台上实现了给定斜度、峭度以及频谱 可控的高峭度随机振动激励，解决了利用全轴振动台进行可靠性强化振动试验时出现的低频能量不足、频谱缺陷等问题，并进一步利用所得的高峭度随机振动激励进行了系统响应研究。