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運輸包裝試驗就是模擬產品的運輸過程，通過試驗找出產品的設計缺陷，可能存在的風險。 提前預見產品在運輸過程中的損失，且實現產品設計成本合理化，也是進行產品運輸問題事故仲裁的有效手段。

振動的危害

振動是運輸包裝試驗項主要組成部分之一，在運輸過程中，產品會因振動發生表面擦傷、漆膜或鍍膜脫落等問題，內部部件還會因反復施加作用力發生螺釘松動、部件變形彎曲、產生裂紋、斷裂、脫落等現象。

振動的由來

產品運輸所受的振動危害主要來自運輸環境和運輸工具。運輸工具主要包括：公路運輸、鐵路運輸、空運和海運。

• 在汽車運輸過程中，公路路面的起伏不平、汽車發動機的固有振動、輪胎的充氣程度和減震彈簧的性能等因素，都會使產品發生任意方向的振動；

• 在火車運輸過程中，受牽引機車和鐵軌接縫的影響，產品也會發生周期性的振動；

• 在海運過程中，產品除了受到發動機的振動影響外，還因水面風浪的顛簸發生低頻振動；

• 在空運過程中，產品不但受到發動機高頻激振的影響，還會受氣流作用產生低頻振動以及周期性的上下和左右搖擺。

運輸工具對比

在國內外的一些研究中，四大運輸環境里船舶的隨機振動量很小，火車和飛機的隨機振動功率譜密度值比汽車小得多，汽車運輸的機械條件最差。

振動試驗發展過程

運輸包裝 振動試驗 的類型是從正弦定頻→正弦掃頻→隨機振動發展而來的。正弦定頻振動試驗可以在選定的一個或數個頻率（通常選試件的共振頻率）下對試件進行振動試驗，由于不可能測出試件所有的共振頻率對產品的影響，同時，共振頻率本身在試驗過程中也是變化的，于是就發展了正弦掃頻振動試驗，該試驗過程中對試件所能碰到的所有共振頻率都能進行衡量。那為什么又要進行隨機振動試驗呢？這是因為在進行正弦掃頻振動試驗時，試件在各共振頻率下依次發生共振，而隨機振動試驗時，試件各共振頻率同時發生共振。

振動的量值

產品的振動試驗分為正弦定頻振動試驗、正弦變頻振動試驗和隨機振動試驗三種。振動試驗中需要確定的量值很多，三種振動試驗中需要確定的量值如表所示。

三種振動的力學量值公式

1. 正弦定頻振動

正弦定頻振動試驗方法有兩種：

(1) 定加速度法

具體測試方法《GB/T 4857.7－2005》中有介紹，這里只介紹一個力學條件量值公式，因為振動頻 率、振動加速度和振幅三者之間存在著固定的數學關系，用振動狀態方程式表示為：

式中，D 0-p  為表示半峰值位移，單位為mm； G  為表示振動加速度，一般習慣用g的倍數表示； f 為表示振動頻率，單位為Hz。

(2) 定位移法

具體測試方法《GB/T 4857.7－2005》中有介紹，這里只介紹另外兩種標準。

• ASTM D999標準： 位移一般確定為25.4mm，振動頻率主要在低頻范圍內，一般為2-5Hz。

• ISTA標準： ISTA 1A規定，當運輸包裝件質量小于68kg時； ISTA 1B規定，當運輸包裝件質量大于68kg時。

2. 正弦變頻振動

正弦變頻振動試驗方法有兩種，具體測試方法《GB/T 4857.10－2005》中有介紹，這里只介紹兩個力學條件量值公式，倍頻程和變頻速率。

倍頻程計算公式為：

式中，n表示倍頻程，單位為oct 。

變頻速率計算公式為：

式中，R表示變頻速率，單位為oct/min； T  表示變頻時間，單位為min或s。

3. 隨機振動

隨機振動試驗具體測試方法《GB/T 4857.23－2012》中有介紹，這里只介紹三個力學條件量值功率譜密度 (PSD)、加速度均方根 (Grms) 和振動時間。 國內外通過采集運輸數據，利用統計學制定出隨機振動譜。 以ASTM D4169-08為例，如圖：

ASTM D 4169-08《運輸包裝箱和系統性能測試標準規范》中卡車隨機振動第Ⅱ等級路譜

如圖已知各頻率下的PSD值，G rms 值則為功率譜密度譜線下的面積值開平方。PSD變化n倍和G rms 變化m 倍，n 和m 直接是存在倍數關系的，如圖：

利用這種關系，也是可以建立新的隨機振動譜，G rms 值越大，隨機振動的能量就越大。

各種標準對試驗時間有著不同的要求，GB/T 4857.23-2012推薦值為3小時。 ASTM D4169-08規定振動時間的范圍是0.5～6小時，推薦值為3小時。 各標準試驗時間都有計算方程式，以ISTA為例：

式中， T t 為 試驗時間，單位為min；L 為運輸距離，單位為km；8 為試驗時間估算常數，標準中規定試驗時間最大為6小時。

從這三種振動對應的力學條件和量值來看，它們都是獨立的，不存在這個試驗可以完全替代另一個試驗，也不存在這個試驗比另一個試驗更加嚴酷。 根據產品定義，正確選擇試驗項目、試驗強度和試驗時間可以讓試驗結果更接近現實。

相關標準：

• GB/T 4857.10-2005 包裝 運輸包裝件基本試驗 第10 部分:正弦變頻振動試驗方法

• GB/T 4857.7-2005 包裝 運輸包裝件基本試驗 第7 部分:正弦定頻振動試驗方法

• GB/T 4857.23-2012 包裝 運輸包裝件基本試驗 第23 部分:隨機振動試驗方法

• ISTA 1A、ISTA 1B、ISTA 3E、ISTA 3H

• ASTM D4728-06《運輸包裝箱隨機振動測試》

• ASTM D4169-08《運輸包裝箱和系統性能測試標準規范》

• ASTM D999