一、夾具的設(shè)計(jì)依據(jù)
振動(dòng)試驗(yàn)是“振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面—夾具—被試驗(yàn)件”組合體相互作用的結(jié)果。
夾具是為了解決試驗(yàn)中的安裝和連接而被迫引入的一個(gè)承上啟下的結(jié)構(gòu)件。理論上，夾具本體應(yīng)該是一個(gè)“慣性負(fù)載”，夾具與臺(tái)面,夾具與被試件之間的連接應(yīng)該是剛性的。實(shí)際上，這只是夾具設(shè)計(jì)與制作的終極目標(biāo)。因此，設(shè)計(jì)并制作一個(gè)符合要求的振動(dòng)試驗(yàn)用夾具是順利完成振動(dòng)試驗(yàn)的關(guān)鍵。
“有一個(gè)好的振動(dòng)試驗(yàn)用夾具，振動(dòng)試驗(yàn)就成功了一半”。
1) 實(shí)驗(yàn)室模擬振動(dòng)試驗(yàn)的方法
實(shí)驗(yàn)室模擬振動(dòng)試驗(yàn)的方法之一是“振源模擬”。 或稱之為“激勵(lì)模擬”。振源模擬特點(diǎn)是夾具(或振動(dòng)臺(tái)面 — 省略?shī)A具時(shí))給與試件的激勵(lì)應(yīng)客觀地真實(shí)地模擬試件(產(chǎn)品)在使用中所遭受的激勵(lì)。
振源模擬強(qiáng)調(diào)對(duì)試件(產(chǎn)品)激勵(lì)信號(hào)的真實(shí)模擬，這只適用于質(zhì)量較小或結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的試件。
實(shí)驗(yàn)室模擬振動(dòng)試驗(yàn)的方法之二是“響應(yīng)模擬”。振動(dòng)的破壞是響應(yīng)破壞，如果試件對(duì)外界的激勵(lì)沒(méi)有響應(yīng)，試件也就不會(huì)破壞。因此，響應(yīng)模擬是更符合振動(dòng)破壞機(jī)理的一種模擬。
響應(yīng)模擬強(qiáng)調(diào)振動(dòng)試驗(yàn)是“臺(tái)面—夾具—被試驗(yàn)件”組合體的集成效果，響應(yīng)模擬的條件是要求預(yù)先知道試件的響應(yīng)特性。
實(shí)驗(yàn)室模擬振動(dòng)試驗(yàn)的方法之三是“混合型模擬”。“混合型模擬”是兼顧激勵(lì)模擬和響應(yīng)模擬二者特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)室模擬振動(dòng)試驗(yàn)的方法，是基于振源模擬的激勵(lì)方式，考慮到響應(yīng)的程度。其目的是：保護(hù)被試驗(yàn)的產(chǎn)品不會(huì)因?yàn)檫^(guò)分的響應(yīng)，使被試產(chǎn)品遭受不應(yīng)有的破壞。
無(wú)論是激勵(lì)模擬還是響應(yīng)模擬,振動(dòng)試驗(yàn)發(fā)展的趨勢(shì)是力圖將產(chǎn)品在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用中所遭受的真實(shí)的振動(dòng)環(huán)境在實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)中能夠復(fù)現(xiàn)之。但是，真實(shí)振動(dòng)環(huán)境的復(fù)雜性和實(shí)驗(yàn)室模擬的可實(shí)現(xiàn)性之間有著巨大的鴻溝，其中，夾具的引入更增加了“真實(shí)振動(dòng)環(huán)境模擬”的困難，雖然人們一直夢(mèng)想著填平這個(gè)鴻溝，努力去實(shí)現(xiàn)“激勵(lì)更真實(shí)，夾具更合理”但是，追求理想的人們只能是步步接近真實(shí)，卻永遠(yuǎn)也到達(dá)不了真實(shí)。
2）夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)是“滿足試驗(yàn)方法的要求”
上述所列不同的試驗(yàn)方法對(duì)夾具設(shè)計(jì)、制作、安裝、調(diào)試提出了不同的要求：
a)正弦定頻、正弦駐留：只要夾具與試件組合后的系統(tǒng)諧振頻率與試驗(yàn)頻率不接近即可。
b)正弦掃頻：小阻尼的諧振在快速掃頻時(shí)不會(huì)產(chǎn)生高加速度的響應(yīng)，慢掃頻時(shí)則不然，掃頻速率越慢則越能激發(fā)出諧振峰值。
c)寬帶隨機(jī)：在2KHz內(nèi)很難避開(kāi)“夾具與試件組合后的系統(tǒng)諧振頻率”,因而不能片面要求在試驗(yàn)頻率范圍內(nèi)引入夾具后不出現(xiàn)系統(tǒng)諧振。
二、夾具的功能與作用
夾具的功能有三條；
1) 連接特性－ 將被試產(chǎn)品連接和固定在振動(dòng)臺(tái)面上。
a)要求夾具與產(chǎn)品的連接接近產(chǎn)品的真實(shí)安裝狀態(tài)；
b)夾具與被試產(chǎn)品的組合重心落在振動(dòng)臺(tái)的中心線上；
c)夾具與振動(dòng)臺(tái)的多個(gè)連接點(diǎn)各向同性,偏差在30%～100%（大型和異型試件除外）。
2) 傳遞特性－ 將振動(dòng)從振動(dòng)臺(tái)傳遞到被試產(chǎn)品上,這是夾具的核心功能。
理論上，夾具本體應(yīng)該是一個(gè)“慣性負(fù)載”，夾具與臺(tái)面,夾具與被試件之間的連接應(yīng)該是剛性的。因而，理論上的振動(dòng)傳遞比應(yīng)該是 1∶1。
工程中實(shí)際中，振動(dòng)的傳遞比可能是：－3dB ～＋20dB (即實(shí)際的振動(dòng)傳遞比為 1∶0.7 ～1∶100)；但是要求：
a）夾具的共振頻率不在被試產(chǎn)品的振動(dòng)敏感頻帶內(nèi)；
b）在試驗(yàn)頻域內(nèi), 盡量避免出現(xiàn)多個(gè)共振峰；
c）共振峰的Q值要?。?Q ﹤10）[Q = 1/2ζ，相對(duì)阻尼比 ζ=C/C0]。
3) 過(guò)渡特性－ 改變或保持振動(dòng)的方向及其量級(jí)。
要求非試驗(yàn)方向軸的振動(dòng)量級(jí)與主振方向軸振動(dòng)量級(jí)之比是[（0.3～0.5）比1]（大型和異型試件例外)。
