振动的危害

      振动是运输包装试验项主要组成部分之一，在运输过程中，产品会因振动发生表面擦伤、漆膜或镀膜脱落等问题，内部部件还会因反复施加作用力发生螺钉松动、部件变形弯曲、产生裂纹、断裂、脱落等现象。

振动的由来

      产品运输所受的振动危害主要来自运输环境和运输工具。运输工具主要包括：公路运输、铁路运输、空运和海运。在汽车运输过程中，公路路面的起伏不平、汽车发动机的固有振动、轮胎的充气程度和减震弹簧的性能等因素都会使产品发生任意方向的振动；在火车运输过程中，受牵引机车和铁轨接缝的影响，产品也会发生周期性的振动；在海运过程中，产品除了受到发动机的振动影响外，还因水面风浪的颠簸发生低频振动；在空运过程中，产品不但受到发动机高频激振的影响，还会受气流作用产生低频振动以及周期性的上下和左右摇摆。

运输工具对比

     在国内外的一些研究中，四大运输环境中，船舶的随机振动量很小，火车和飞机的随机振动功率谱密度值比汽车小得多，汽车运输的机械条件最差。

振动试验发展过程

     运输包装振动试验的类型是从正弦定频→正弦扫频→随机振动发展而来的。正弦定频振动试验可以在选定的一个或数个频率（通常选试件的共振频率）下对试件进行振动试验，由于不可能测出试件所有的共振频率对产品的影响。同时，共振频率本身在试验过程中也是变化的，于是就发展了正弦扫频振动试验，该试验过程中对试件所能碰到的所有共振频率都能进行衡量。那为什么又要进行随机振动试验呢？这是因为在进行正弦扫频振动试验时，试件在各共振频率下依次发生共振，而随机振动试验时，试件各共振频率同时发生共振。

振动的量值

     产品的振动试验分为正弦定频振动试验、正弦变频振动试验和随机振动试验三种。振动试验中需要确定的量值很多。三种振动试验中需要确定的量值如表所示。

 三种振动的力学量值公式(重点)

1：正弦定频振动

   正弦定频振动试验方法有两种：

1) 定加速度法

   具体测试方法《GB/T 4857.7－2005》中有介绍，这里只介绍一个力学条件量值公式，因为振动频率、振动加速度和振幅三者之间存在着固定的数学关系，用振动状态方程式表示为：

D0-p：表示半峰值位移，单位为mm；G：表示振动加速度，一般习惯用g的倍数表示；f：表示振动频率，单位为Hz。

2) 定位移法

   具体测试方法《GB/T 4857.7－2005》中有介绍，这里只介绍另外两种标准。

ASTM D999标准：位移一般确定为25.4mm，振动频率主要在低频范围内，一般为2-5Hz。

ISTA标准：

ISTA 1A规定，当运输包装件质量小于68kg时：

ISTA 1B规定，当运输包装件质量大于68kg时：

2：正弦变频振动

    正弦变频振动试验方法有两种，具体测试方法《GB/T 4857.10－2005》中有介绍，这里只介绍两个力学条件量值公式，倍频程和变频速率。

倍频程计算公式为：

n表示倍频程，单位为oct；表示上限频率，单位为Hz；表示下限频率，单位为Hz。

变频速率计算公式为：

R表示变频速率，单位为oct/min；T表示变频时间，单位为min或s。

3：随机振动

  随机振动试验具体测试方法《GB/T 4857.23－2012》中有介绍，这里只介绍三个力学条件量值功率谱密度（PSD）、加速度均方根（Grms）和振动时间。国内外通过采集运输数据，利用统计学制定出随机振动谱。以ASTM D4169-08为例，如图：

    如图已知各频率下的PSD值，Grms值则为功率谱密度谱线下的面积值开平方。PSD变化n倍和Grms变化m倍，n和m直接是存在倍数关系的，如图：

     利用这种关系，也是可以建立新的随机振动谱，Grms值越大，随机振动的能量就越大。

     各种标准对试验时间有着不同的要求，GB/T 4857.23-2012推荐值为3小时。ASTM D4169-08规定振动时间的范围是0.5～6小时，推荐值为3小时。各标准试验时间都有计算方程式，以ISTA为例：

Tt：试验时间，单位为min；L：运输距离，单位为km；8：试验时间估算常数，标准中规定试验时间最大为6小时。

结尾：

     从这三种振动对应的力学条件和量值来看，它们都是独立的，不存在这个试验可以完全替代另一个试验，也不存在这个试验比另一个试验更加严酷。根据产品定义，正确选择试验项目、试验强度和试验时间可以让试验结果更接近现实。以微鲸电视为例：只做后两项振动，样品量值和力学量值自己制定。  

相关标准：

1. GB/T 4857.10-2005 包装 运输包装件基本试验 第10 部分:正弦变频振动试验方法

2. GB/T 4857.7-2005 包装 运输包装件基本试验 第7 部分:正弦定频振动试验方法

3. GB/T 4857.23-2012 包装 运输包装件基本试验 第23 部分:随机振动试验方法

4．ISTA 1A、ISTA 1B、ISTA 3E、ISTA 3H

5．中国包装科研测试中心，陈志强 相关文章

6．ASTM D4728-06《运输包装箱随机振动测试》

7．ASTM D4169-08《运输包装箱和系统性能测试标准规范》

8． ASTM D999