COMBINED VIBRATION複合振動試験

複合振動試験とは

複合環境振動試験は、製品の輸送や使用環境に於いて受ける温湿度・振動の環境ストレスに対し、その耐性を評価する為の試験になります。

自動車、鉄道、船舶、人工衛星、航空機、コンピュータ、家電等、製品のライフサイクルで機能・性能を失ったり、故障しないように、製品の設計、実験、検査の段階で、使用時の振動や衝撃、高温低温、湿度の環境負荷に耐えられることを評価します。
その為製造業や各種製品を支える評価手段として、重要な役割を担っています。

振動試験・複合振動試験概要

振動・衝撃環境によるストレスの影響例

  • 接触部の摩耗
  • 疲労によるクラック(亀裂)・破損有無
  • 電気的・機械的定数の変化
  • 摩擦による表面の変化
  • ねじ・ボルト等締め付け部の緩み

振動の種類

◆ 振動現象には次のような種類と特徴があります。

サイン振動

一番基本的な振動の代表は、時間と振幅の関係が正弦波(サインカーブ)になる振動になります。
例として、ばねは伸ばされれば伸ばされるほど強い力で引き戻そうとする性質があります。波が発生するということは、ばねに重りをつけて振動させたときと同じ周期的な動き(単振動)が発生します。
単振動の点の動きをグラフにすると図のようなきれいに整った学生のときに習うサインカーブと同じ形になります。

ランダム振動

不規則振動とも呼ばれています。振動振幅が時間経過に伴い変化ししその変化に規則性が無い場合の振動になります。但しフーリエ変換を用いるとランダム振動は、振動数と振幅が異なる正弦波の合成波として表すことが可能です。そのため、複雑なランダム振動は複数のサイン振動として扱うことができます。

矩形波

矩形波とは非正弦波形の基本的な波形の一種です。HiとLowを周期的に繰り返す波形のことを言います。基本的な波形の一つで方形波とも呼ばれます。2つの状態を周期的に繰り返す単純な波形であり、矩形波はランダムと同様に、フーリエ変換を使うと周波数が異なるサインをいくつも重ね合わせて作ることができます。
使用環境例 振動・衝撃発生源 振動の種類
車載 路面の凸凹、車体振動、エンジン、タイヤ ランダム振動
路面の凸凹、荷物の取り扱い、縁石、小石 衝撃
航空機 エンジン ランダム振動
着地、荷物の取り扱い ランダム振動+衝撃
鉄道 線路、車輪、車体振動、パンダグラフ ランダム振動
線路の継ぎ目、連結時、停車時 衝撃

正弦波振動試験

一定の周期を持った振動を与える、または一定の周期を掃引させながら振動を与えることが出来ます。固有振動数をもった構造物の近くの部品にて、必要な試験になります。(例えばファンやモーター周辺、エンジン回り部品)
また、掃引試験をすることでサンプルの固有振動数(=その製品の弱点)を把握することが可能です。

掃引試験

ある周波数からある周波数まで徐々に振動数を変化させながら、その振動数成分を持った正弦波を順番に連続的に発生させる状態です。波形が連続、かつ時間経過と共に変化します。

スポット試験

ある特定の周波数の振動数成分を持った正弦波を一定期間連続して発生させます。 同様の波形が続きます。(同一周波数の場合)

ランダム波振動試験

どの瞬間においても、振幅、周波数を予測することが出来ず、統計的な観点でしか記述できない不規則な波形になります。ランダム振動を加えると同時に多くの振動数成分で振動させることができるため、共振現象の特性試験などの、振動試験が短時間で実施が可能です。車が走っている時の路面凹凸からの振動や、航空機のエンジンの振動、ロケットが大気圏を突破し宇宙空間に飛び立つときの振動がランダム振動にあたります。
※実際、現実に起こる振動はほとんどランダム振動と言えます。

複合環境振動試験

振動試験に温度・湿度を複合的に加えることにより環境ストレスを与えられる耐久試験となります。製品の輸送状態や使用環境において受ける環境ストレスに対する耐性を評価します。

試験規格例

代表的な複合環境振動試験の規格になります。
IEC規格など国際的な電気・電子規格の試験やメーカー規格に対応した試験も可能です。
規格番号 規格名称
JIS C 5402-6-4 電子機器用コネクタの試験方法
JIS C 60068-2-30 正弦波振動方法
JIS C 60068-2-50 発熱供試品及び非発熱供試品に対する低温/振動(正弦波)複合試験
JIS C 60068-2-51 発熱供試品及び非発熱供試品に対する高温/振動(正弦波)複合試験
JIS C 60068-2-53 発熱供試品及び非発熱供試品に対する低温・高温/振動(正弦波)複合試験
JIS C 60068-2-59 サインビート振動試験方法
JIS C 60068-2-6 正弦波振動試験方法(試験記号:Fc)
JIS C 60068-2-64 広帯域ランダム振動試験方法及び指針
JIS C 60068-2-80 混合モード振動試験方法(試験記号:Fi)
サイン・オン・ランダム、ランダム・オン・ランダム
JIS D 1601 自動車部品振動試験方法
自動車メーカー規格 恒温恒湿・低温を含めたランダム振動
JIS-E 4031
IEC61373
鉄道車両品-振動試験方法
JASO D014 自動車部品-電気・電子機器の環境条件及び機能確認試験

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