●第1章 概述 1
1.1 裝備環境及效應 1
1.1.1 裝備環境 1
1.1.2 裝備環境效應 2
1.2 裝備環境工程 2
1.2.1 定義及主要工作項目 2
1.2.2 發展沿革 3
1.3 裝備環境試驗 5
1.3.1 自然環境試驗 6
1.3.2 使用環境試驗 7
1.3.3 實驗室環境試驗 7
1.4 環境試驗與可靠性試驗、安全性試驗的關繫 8
1.4.1 環境試驗與可靠性試驗 8
1.4.2 環境試驗與安全性試驗 9
參考文獻 10
第2章 加速度試驗技術 11
2.1 加速度環境 11
2.1.1 來源及表征 11
2.1.2 加速度環境效應 12
2.2 加速度試驗的靜力學基礎 12
2.2.1 材料的強度極限與屈服極限 12
2.2.2 強度理論 13
2.2.3 結構靜力學數值模擬 14
2.3 加速度環境試驗條件 15
2.3.1 恆定加速度試驗條件確定方法 16
2.3.2 變加速度試驗條件確定方法 17
2.4 加速度試驗的加載設備與技術 17
2.4.1 離心機 18
2.4.2 火箭橇 21
2.5 加速度試驗的夾具設計技術 22
2.5.1 夾具的設計技術 22
2.5.2 夾具的質量控制 23
2.6 加速度試驗應關注的幾個問題 24
2.6.1 加速度梯度和允差要求 24
2.6.2 離心機的轉臂平衡要求 24
2.6.3 試件在離心機上的試驗方向約定 25
2.6.4 離心機轉速計算 25
2.7 加速度試驗技術的發展趨勢 25
參考文獻 28
第3章 振動試驗技術 30
3.1 振動環境的來源 30
3.2 振動試驗的振動力學基礎 30
3.2.1 概述 30
3.2.2 受迫振動 31
3.2.3 隨機振動 33
3.2.4 振動隔離 33
3.2.5 振動數值模擬案例 34
3.3 振動環境的效應 36
3.3.1 疲勞破壞 36
3.3.2 峰值破壞 39
3.4 振動環境的表征 39
3.4.1 隨機振動 39
3.4.2 正弦振動 41
3.5 振動環境試驗條件 41
3.5.1 公路運輸振動試驗條件確定方法 41
3.5.2 噴氣式飛機外掛物振動試驗條件確定方法 42
3.5.3 再入飛行振動試驗條件確定方法 45
3.5.4 復雜裝備的組件振動試驗條件確定方法 48
3.6 振動試驗的加載設備與技術 49
3.6.1 液壓振動臺 49
3.6.2 電動振動臺 53
3.6.3 水平滑臺 55
3.6.4 振動控制器 57
3.6.5 振動試驗加載設備的選用與配置 58
3.7 振動試驗夾具的設計原則與方法 59
3.7.1 振動試驗夾具的典型結構形式 59
3.7.2 振動試驗夾具設計制造的基本原則 60
3.7.3 振動試驗夾具優化設計 62
3.7.4 動態特性設計的再討論——共振頻率優選化原則 65
3.7.5 更復雜問題的設計實例——基於響應分布規律模擬的夾具設計 67
3.8 振動試驗應關注的幾個問題 68
3.8.1 控制方法選擇 68
3.8.2 試驗允差要求 69
3.9 振動試驗技術的發展趨勢 71
參考文獻 75
第4章 噪聲試驗技術 78
4.1 噪聲環境來源 78
4.1.1 機械旋轉 78
4.1.2 機械摩擦 78
4.1.3 衝擊 78
4.1.4 高速流動 79
4.2 噪聲傳播的線性波動方程 79
4.3 噪聲環境的表征 81
4.3.1 聲速 81
4.3.2 聲壓與聲壓級 81
4.3.3 聲功率與聲功率級 82
4.4 噪聲環境效應 82
4.5 噪聲環境試驗條件 83
4.5.1 發動機噴流噪聲預示 83
4.5.2 氣動噪聲預示 84
4.5.3 航天器內噪聲預示 85
4.6 噪聲試驗設備 85
4.6.1 聲源 86
4.6.2 聲場 87
4.6.3 聲場測量儀器 88
4.7 噪聲試驗應關注的幾個問題 89
4.7.1 試驗方法和設備的選用 89
4.7.2 試件的安裝 90
4.7.3 聲場測量 90
4.7.4 試驗控制及允差要求 91
4.7.5 試驗中斷 91
4.8 噪聲試驗技術的發展趨勢 92
參考文獻 94
第5章 衝擊試驗技術 96
5.1 衝擊環境的來源及效應 96
5.2 衝擊試驗的衝擊動力學基礎 96
5.2.1 衝擊動力學的特點 96
5.2.2 應力波傳播 97
5.2.3 材料的動態響應 98
5.2.4 衝擊載荷的數值模擬 99
5.3 衝擊環境的表征 100
5.3.1 時域表征 100
5.3.2 頻域表征 101
5.4 衝擊環境試驗條件 103
5.4.1 爆炸分離衝擊環境 104
5.4.2 運輸衝擊環境 108
5.5 衝擊試驗的加載設備與技術 109
5.5.1 跌落式衝擊機 109
5.5.2 電動振動臺 114
5.5.3 衝擊譜試驗機 114
5.5.4 火工裝置 115
5.5.5 幾種衝擊加載技術的比較 116
5.6 衝擊試驗夾具設計方法 117
5.6.1 衝擊試驗夾具設計的基本方法 117
5.6.2 衝擊試驗夾具的優化設計方法與實例 118
5.7 衝擊試驗應關注的幾個問題 121
5.7.1 衝擊試驗方法的選用 121
5.7.2 加速度測試繫統的頻響要求 122
5.7.3 試驗允差 123
5.7.4 試驗中斷 125
5.8 衝擊試驗技術發展趨勢 126
參考文獻 128
第6章 溫度試驗技術 130
6.1 溫度環境的來源 130
6.1.1 大氣層內溫度環境 130
6.1.2 大氣層外輻射換熱環境 131
6.1.3 氣動加熱環境 132
6.2 溫度試驗的傳熱學基礎 133
6.2.1 導熱 133
6.2.2 對流 136
6.2.3 熱輻射 139
6.3 溫度環境的效應和表征 142
6.4 溫度環境試驗條件 143
6.4.1 極值溫度 143
6.4.2 貯存高低溫 144
6.4.3 工作高低溫 146
6.4.4 溫度衝擊 146
6.5 溫度試驗的加載設備與技術 147
6.5.1 溫度試驗箱的基本構成 148
6.5.2 溫度試驗箱的主要技術指標 150
6.6 溫度環境試驗的夾具設計技術 151
6.7 溫度試驗應關注的幾個問題 152
6.7.1 溫度試驗箱的選用 152
6.7.2 溫度穩定及其判定 153
6.7.3 溫度設定 154
6.7.4 試驗持續時間 154
6.7.5 試驗允差 155
6.7.6 試驗中斷與處理 155
6.8 溫度試驗技術發展趨勢 157
參考文獻 158
第7章 典型綜合環境試驗技術 160
7.1 概述 160
7.2 溫度-濕度綜合試驗技術 161
7.2.1 概述 161
7.2.2 濕熱環境效應 161
7.2.3 濕熱試驗技術 162
7.2.4 濕熱試驗的測試 163
7.3 溫度-振動綜合試驗技術 163
7.3.1 概述 163
7.3.2 溫度-振動綜合試驗的加載設備與技術 164
7.3.3 溫度-振動綜合試驗的測試技術 168
7.4 加速度-振動綜合試驗技術 169
7.4.1 概述 169
7.4.2 加速度-振動綜合試驗的加載設備與技術 170
7.4.3 加速度-振動綜合試驗的測試技術 176
7.5 加速度-氣動力綜合試驗技術 176
7.5.1 概述 176
7.5.2 加速度-氣動力綜合試驗的加載設備與技術 177
7.5.3 加速度-氣動力綜合試驗的測試技術 178
參考文獻 178
第8章 環境試驗測試技術基礎 181
8.1 概述 181
8.2 測試繫統的一般構成 182
8.3 環境試驗中常用的傳感器 183
8.3.1 加速度傳感器 184
8.3.2 應變傳感器 189
8.3.3 位移傳感器 193
8.3.4 溫度傳感器 195
8.3.5 聲傳感器 198
8.4 信號轉換與調理 199
8.4.1 電橋 199
8.4.2 電荷放大器 202
8.4.3 調制與解調器 204
8.4.4 濾波器 209
8.4.5 常見的信號轉換與調理集成儀器 212
8.5 數據的采集、顯示與存儲 215
8.5.1 模擬/數字轉換(A/D轉換) 215
8.5.2 信號顯示與存儲 216
8.6 其他測試技術簡介 217
8.7 環境試驗測試的基本流程與注意事項 220
8.7.1 環境試驗測試的基本流程 220
8.7.2 環境試驗測試的注意事項 220
參考文獻 223
第9章 動力學環境數據采集、處理及環境條件預示技術 225
9.1 動力學數據采集 225
9.1.1 頻率混疊的消除——采樣定理 225
9.1.2 頻率洩漏的抑制——加窗處理 227
9.2 動力學數據處理基本流程 229
9.3 數據預處理 231
9.3.1 不合理點的辨識與處理 231
9.3.2 虛假趨勢的辨識與處理 231
9.3.3 信號削峰的辨識與處理 232
9.3.4 過大噪聲的辨識與處理 233
9.3.5 信號斷續丟失的處理 233
9.3.6 數據檢驗與分離 233
9.4 隨機數據的統計特征 234
9.4.1 均值、方差和均方值 234
9.4.2 概率密度函數 234
9.4.3 自相關函數和互相關函數 235
9.4.4 傅裡葉變換、傅裡葉譜(FS)和能量密度譜(ESD) 236
9.4.5 功率譜密度 237
9.4.6 自能量譜和互能量譜 239
9.4.7 相干函數 239
9.4.8 頻率響應函數 239
9.5 動力學環境條件預示 239
9.5.1 正態分布參數上限統計估計 240
9.5.2 非參數上限統計估計 241
9.5.3 容差上限參數的選擇 243
9.5.4 簡化統計模型 244
參考文獻 245
第10章 環境試驗通用要求 246
10.1 試驗剪裁 246
10.2 試驗條件及允差 247
10.3 試驗順序 248
10.3.1 標準要求 249
10.3.2 順序策略 249
10.4 試驗中斷 250
10.4.1 允差內中斷 250
10.4.2 允差外中斷 251
10.4.3 故障導致的中斷 251
10.4.4 計劃中斷 251
10.5 失效判據 252
10.6 等效試驗時間 253
10.7 試驗評價原則 254
10.8 環境試驗的測試與檢測項目 255
10.8.1 試驗條件測試 255
10.8.2 結構響應測試 255
10.8.3 裝備性能測試 256
10.8.4 試驗安全監測 256
10.9 環境試驗的一般過程 257
10.9.1 試驗準備 257
10.9.2 初始檢測 258
10.9.3 試件安裝與測試準備 258
10.9.4 試驗加載與測試 258
10.9.5 試驗後檢測 258
10.9.6 其他方向(狀態)試驗 259
10.9.7 試驗結果分析與評估 259
10.10 試驗設備與儀器儀表的計量要求 259
10.10.1 檢定/校準的概念 259
10.10.2 常用環境試驗加載設備的檢定/校準要求 260
10.10.3 常用環境試驗測試儀器的檢定/校準要求 266
參考文獻 267
展望 269
附錄A 常用概念及術語 271
A.1 常用概念 271
A.1.1 應力 271
A.1.2 應變 273
A.1.3 彈性模量 274
A.1.4 位移 274
A.1.5 剛度 275
A.1.6 強度 275
A.1.7 加速度/過載 275
A.1.8 溫度 276
A.1.9 濕度 277
A.1.10 導熱繫數 278
A.1.11 熱容 278
A.1.12 線膨脹繫數 279
A.1.13 動壓 279
A.2 常用術語 280
A.2.1 相似產品(similar product) 280
A.2.2 環境(environment) 280
A.2.3 氣候類別(climatic category) 280
A.2.4 環境因素(environmental factor) 280
A.2.5 環境參數(environmental parameter) 280
A.2.6 環境應力(environmental stress) 280
A.2.7 環境條件(environmental condition) 280
A.2.8 環境效應(environmental effect) 281
A.2.9 自然環境(natural environment) 281
A.2.10 誘發環境(induced environment) 281
A.2.11 平臺環境(platform environment) 281
A.2.12 環境試驗(environmental test) 281
A.2.13 試驗條件(test condition) 281
A.2.14 試驗環境條件(test environmental condition) 281
A.2.15 故障(fault) 281
A.2.16 失效(failure) 282
A.2.17 故障(失效)模式(failure mode) 282
A.2.18 環境暴露(environmental exposure) 282
A.2.19 環境剖面(environmental profile) 282
A.2.20 組合環境試驗(composite environmental test) 282
A.2.21 綜合環境試驗(combined environmental test) 282
A.2.22 持續時間(duration) 282
A.2.23 試驗條件允差(test condition tolerance) 282
A.2.24 過試驗(over-test) 283
A.2.25 欠試驗(under-test) 283
A.2.26 試驗設備(test facility) 283
A.2.27 地面氣溫(surface air temperature) 283
A.2.28 空中氣溫(atmosphere temperature) 283
A.2.29 出現頻率(arisen frequency) 283
A.2.30 時間風險(time risk) 283
A.2.31 氣候環境因素極值(extreme of climatic element) 283
A.2.32 自然氣候環境因素極值(extreme of natural climatic element) 284
A.2.33 平臺氣候環境因素極值(extreme of platform climatic element) 284
A.2.34 高溫試驗(high temperature test) 284
A.2.35 低溫試驗(low temperature test) 284
A.2.36 溫度衝擊試驗(temperature shock test) 284
A.2.37 濕熱試驗(humidity test) 284
A.2.38 振動(vibration) 284
A.2.39 振動試驗(vibration test) 284
A.2.40 振動功能試驗(vibration function test) 285
A.2.41 振動耐久試驗(endurance vibration test) 285
A.2.42 功率譜密度(power spectral density) 285
A.2.43 功率譜密度級(power spectral density-level) 285
A.2.44 均方根加速度(root mean square acceleration) 285
A.2.45 機械衝擊(mechanical shock) 285
A.2.46 爆炸分離衝擊(火工品衝擊)(pyroshock) 285
A.2.47 衝擊試驗(shock test) 286
A.2.48 爆炸分離衝擊試驗(pyroshock test) 286
A.2.49 衝擊脈衝(shock pulse) 286
A.2.50 理想衝擊脈衝(ideal shock pulse) 286
A.2.51 衝擊脈衝持續時間(duration of shock pulse) 286
A.2.52 衝擊響應譜(shock response spectrum, SRS) 286
A.2.53 加速度(acceleration) 286
A.2.54 加速度試驗(acceleration test) 286
A.2.55 噪聲(noise) 287
A.2.56 流體動力噪聲(hydro dynamic noise) 287
A.2.57 噪聲試驗(acoustic noise test) 287
A.2.58 聲強(sound intensity) 287
A.2.59 聲強級(sound intensity level) 287
A.2.60 聲壓級(sound pressure level) 287
A.2.61 聲功率級(sound power level) 287
A.2.62 分貝(decibel，dB) 287
A.2.63 倍頻程(octave) 288
索引 289

  本書主要針對力學和熱學類實驗室環境試驗，對其基本方法、實用技術及相關知識進行了繫統介紹。主要內容包括：裝備環境工程及環境試驗的基本知識，加速度、振動、噪聲、衝擊、溫度等常用的單因素環境試驗技術以及典型的多因素綜合環境試驗技術，環境試驗測試技術基礎，動力學環境數據采集、處理及環境條件預示技術，環境試驗通用要求等。最後對裝備環境工程和環境試驗的發展趨勢進行了展望，並附上環境試驗常用概念和相關術語供讀者學習和查閱。
本書可供航天、航空科學與技術，兵器科學與技術，裝備環境工程，儀器儀表技術，核科學技術，物理學，力學等學科領域的科學研究者和工程技術人員使用，也可供相關學科高年級本科生、研究生和教師參考。