东莞第三方检测机构浅析运输包装振动试验方法的使用和选择

　　【摘要】我国运输包装测试标准分为正弦定频、正弦变频和随机振动试验三种。本文对这三种试验方法的操作和选择做些介绍，以便选择更加符合实际情况的振动试验项目。
　　引言
　　运输包装检测是通过包装试验对包装件的性能进行确认，以判断包装件是否能够适应流通环境中出现对应的运输危害。自20世纪80年代，我国国标4857系列陆续制定了23个包装件测试标准。测试标准大致可以分为四类：温湿度试验、振动试验、冲击试验、压力试验。
　　其中运输包装件振动试验分为三类：
　　**，GB-T4857.7-2005正弦定频振动试验方法；
　　*二，GB-T4857.10-2005正弦变频振动试验方法；
　　*三，GB-T4857.23-2012随机振动试验方法。
　　这三种试验方法的试验原理和试验目的各不相同，在选择使用过程中需要明确试验目的，避免选择不合适的试验方法而不能达到预期的目的。
　　在运输过程中，振动试验是一种能量小、持续时间长的疲劳试验。汽车、火车和飞机运输时都不可避免会产生振动，这是包装件必须面对的一种运输危害，无法从技术手段消除运输振动的产生。因此，包装必须有足够的能力减少外界振动传递给内装产品，或者产品设计强度足够承受外界的振动危害。振动试验不仅评价包装的缓冲保护性能，同时也能发现产品的设计缺陷，为改进产品提供依据。
　　1三种试验方法简要介绍
　　首先介绍一下三种试验方法的试验步骤。
　　1.1正弦定频振动试验
　　正弦定频振动试验用于评定运输包装件在正弦振动情况下的强度及包装对内状物的保护能力。
　　将试验样品按预定的运输状态居中放置在振动台台面上。如果样品不固定在台面上，可以使用围栏，既可以做单个样品，也可以在样品**部添加载荷。
　　方法A：选定0.5g-1g之间的加速度后，在选定振动峰峰值位移对应的频率进行振动试验。
　　方法B：选定振幅，2Hz频率下开始振动，逐渐提高频率，直到样品按照规定要求跳离台面。
　　试验结束后按照有关规定检查包装及内状物的损坏情况，并分析试验。
　　1.2正弦变频振动试验方法
　　正弦变频振动试验方法用于评定运输包装件在正弦扫频或共振情况下、振动情况下的强度及包装对内状物的保护能力。
　　将试验样品按预定的运输状态居中放置在振动台台面上。如果样品不固定在台面上，可以使用围栏，既可以做单个样品，也可以在样品**部添加载荷。
　　方法A：扫频范围3-100-3Hz，扫频速率0.5oct/min，扫描2次。
　　方法B：方法A确定共振点后，选取0.2g-0.5g内一个加速度值，在共振频率的±10%范围内进行共振试验，每个点试验15min。这种方法又称驻频试验。
　　试验结束后按照有关规定检查包装及内状物的损坏情况，并分析试验。
　　1.3随机振动试验
　　随机振动试验评定运输包装件经受随机振动时，包装对内状物的保护能力。
　　将试验样品按预定的运输状态居中放置在振动台台面上。一般情况下样品不固定，四周安装护栏，护栏与样品有10mm的间隙。只有包装件在实际运输过程中需要固定时，样品才固定在台面。
　　按照选定的随机振动图谱进行随机振动试验，试验时间推荐180min。
　　当知道运输距离时也可以根据公式t=S/K
　　式中：t―试验时间，单位为分（min）；S―运输总距离，单位为千米（km）；K―试验时间估算常数，K取6，单位为千米每分（km/min）。
　　试验过程中，如需对产品进行观测，可以在外包装上不重要的位置开观测孔。试验结束后按照有关规定检查包装及内状物的损坏情况，并分析试验。
　　2三种试验方法使用注意事项
　　2.1正弦定频振动试验的问题
　　国标方法A中根据加速度和位移，并且样品不跳离台面进行振动试验，按照标准给定的图形可以有很多种选择，没有给定具体的试验参数，试验目的不明确。
　　方法B中选定的振幅没有给出一个推荐范围值，所以选择多大的振幅就存在争议。另外，两种试验方法都没有给定试验时间，需用户自行确定。
　　结合ASTMD999中方法A1和ISTA测试程序中固定位移振动试验，建议国标正弦定频振动试验参数确定为：振幅25.4mm，在频率2Hz-5Hz范围内确定样品按规定跳离台面，振动时间1h。样品四周安装护栏，不能限制样品垂直方向的运动。
　　2.2正弦变频振动试验的问题
　　方法A中没有给定振动加速度值；方法B加速度给定了一个范围。
　　结合ASTMD999的规定，建议国标正弦变频振动试验参数确定为频率范围3-100-3Hz，加速度0.5g，扫频速率0.5oct/min，扫描2次；共振试验加速度为0.5g，试验时间每个共振点15min，样品通过适当方式与振动台面刚性连接在一起。
　　2.3随机振动试验
　　随机振动试验的试验方法和试验要求没有规定不完善的。只是振动时间方面写的比较笼统。ASTMD4169中规定了随机振动的推荐时间是180min，推荐时间范围是30min-6h。因为有些情况下产品在3h内就会出现过应力或磨损，而有些疲劳失效的时间多于3h。但试验时间较长为6h。ASTM对试验时间做出了更明确地说明，有助于更好地确定试验时间。
　　试验过程中，样品一般不固定在台面，并且按照实际运输层数进行试验。
　　3试验方法的选择
　　正弦定频振动试验建议的试验参数更适合包装件，严格意义上来说并不是振动试验振动，而是一种连续冲击试验，因为试验过程中包装件会与振动台面发生连续的碰撞。直观表象为包装件在台面上发生了弹跳。这个试验不是对真实运输过程的模拟，虽然包装件在运输过程中也会发生弹跳，但却不是恒定频率和振幅的弹跳。该试验方法用于评定运输振动显然不合理，但是作为筛选试验是一种非常不错的方法。
　　正弦变频振动试验是平滑的振动，在包装测试中主要用于寻找产品敏感部件、关键部件等的共振点，然后通过驻频试验确定共振点的潜在危害。这种试验方法不适用于评价运输危害。更加适合考核产品的结构强度。
　　随机振动试验是一种非确定性振动，它的振动物理量随时间的变化规律无法用确定的数学关系式来表达，而只能用概率论和统计学的方法来描述，需将实际的时域信号通过傅里叶变化转化为频域信号来实现实验室随机振动试验。这个试验更加符合实际的运输振动情况，这种振动与实际的车辆振动情况比较接近，也是目前实验室用于评定包装件振动性能的主要试验方法。
　　结语
　　综上所述，随机振动试验是评价运输包装件抵抗振动的较有效的试验方法。因为它能够较接近模拟真实的运输情况。需要注意，不同的运输工具和运输条件，随机振动的PSD图谱都不一样，所以在选择随机振动PSD图谱时一定要结合实际的运输条件和工具来选择。
　　较重要的一点，如果在实际运输过程中，样品在运输工具上没有固定，那么试验过程中样品也不能固定在振动台台面上。否则在试验与实际运输就出现了偏差，不能正确评估包装件的抵抗振动的性能。
　　参考文献
　　[1]GB/T4857.7-2005.包装运输包装件基本试验*7部分：正弦定频振动试验方法.
　　[2]GB/T4857.10-2005.包装运输包装件基本试验*10部分：正弦变频振动试验方法.
　　[3]GB/T4857.23-2012.包装运输包装件基本试验*23部分：随机振动试验方法.
　　[4]ASTMD999-08StandardTestMethodsforVibrationTestingofShippingContainers
　　[5]ISTAresourcebook2014
　　[6]孙忠元.浅谈随机振动试验.
　　广东苏试广博测试技术有限公司专业提供振动试验检测、冲击试验检测、跌落试验检测、高低温试验检测、盐雾测试检测、霉菌试验检测、光老化试验检测、IP等级试验检测、碰撞试验检测、运输试验检测、温湿度振动三综合试验检测、可靠性试验检测等服务。