2.2.2 IEC 61373; 2010中的加速因子

图2b的曲线，就是现应用在IEC61373：Edition 2 2010-05 Railway application- Rolling stock equipmentshock and vibration tests中的加速振动曲线，

1）超高周疲劳加速因子在轨道交通产品中的应用

IEC 61373;2010版指出：轨道车辆产品一般按25年设计，即按在25年、每年工作300天，每天工作10 h计算。轨道交通产品所经受到的是宽带随机振动，其频率范围，随产品重量不同而而不同分为:对1～2类产品最宽在2～250 Hz范围内；对3类产品最宽在10～500 Hz范围内。由于轨道交通产品安装平台的振动是宽带随机振动。在进行无限寿命设计时，其抗振强度，即所需承受的应力，是按最少应力循环数计算的。即该应力在该循环次数下不被破坏就永远不会被破坏。即在该应力下经108循环不破坏就永远不被破坏，在IEC 61373：2010是将其按2 Hz和10 Hz二个最低频率上达到108循环不破坏就永远不被破坏计算的。从无限寿命的观点出发，该振动应力在低频端达到无限寿命后，高于低频端循环数就在无限寿命的水平线上了。

① 1类和2类产品

该二类产品，设计寿命为：25 a×300 d×10 h/d×3 600 s/h×2 Hz/s=5.4×108应力循环。

从图3可以看出，试验期间，不同覆盖条件下，水温平均日较差从高到低为单层薄膜覆盖、对照、双层薄膜覆盖；单层薄膜覆盖条件下，30、60 cm水深的池子水温平均日较差分别为5.9、5.8℃， 相差不大；双层薄膜覆盖条件下，30、60 cm水深的池子水温平均日较差分别为2.5、2.2℃，同样相差不大；但露天条件下，60 cm 水池的变化范围在 2.3～7.0℃，平均日较差为4.3℃，比30 cm的水池高1.1℃。双层薄膜覆盖、露天处理的日较差变化趋势基本一致，表现为晴天条件下日较差较大，多云次之，阴天最小；而单层薄膜覆盖表现为多云条件下日较差较大，晴天次之，阴天最小。

就超高周疲劳寿命而言，上面已说：只考虑1×108循环次数就可以了。然而，即使1×108与2 Hz/s计算也需要13 888.89 h，这在工程是不可取得，对此，IEC 61373/GB/T 21563给出了工程上可接受的5 h作为实验室试验验收时间，即循环数为2 Hz×5 h×3 600 s = 3.6×104。这就提出了一个必须加速的问题，为此，现按上式（6）计算加速因子如下：

 

② 3类产品

中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)是我国重要的养殖经济蟹类，在我国水产养殖业中占据着非常重要的地位[1]。但每到秋冬时节，螃蟹、鱼货等大量上市造成市场积压，影响效益等情况，养殖户与经营者为了提高经济效益，对螃蟹、鱼货进行暂养，俗称囤养[2]。囤养属于暂养，两者区别在于，囤养属于大规模养殖成蟹，周期长并投喂饲料，暂养是在短期不喂食的情况下以达到去除腥味，提高水产品质等目的。已有学者研究10月至12月份不同阶段的中华绒鳌蟹脂肪酸组成分析[3]，但未深入研究囤养对其脂肪酸的影响。

“过程控制”课程在自动化专业有承上启下的作用，课程中既有自动控制的基础理论，又有电厂实际系统的具体控制。理论是基础，电厂控制是应用。所以要建立各部分的思维导图，还要注意知识的关联性。

3类产品的设计寿命：25 a×300 d×10 h/d×3 600 s/h×10 Hz = 2.7×109应力循环次数，与1类和2类产品一样，按1×108与10 Hz/s计算也要2 777.78 h，工程上也是不可取的，也必须按公式（6）计算出加速因子，使其在5 h（循环数为10 Hz×5 h×3 600 s = 1.8×105）的工程试验中完成实验室的鉴定或或验收:

 

由（7）和（8）的计算，得出IEC 61373：2010 中的长寿命振动量级见表3。

负残余冲击响应谱：指在冲击脉冲持续时间后与激励脉冲反方向上出现的最大响应曲线。

臭氧具有非常强的氧化能力，对于工业废水中的生物难降解物质的处理具有处理效果好、降解速度快、占地面积小、无二次污染、自动化程度高等优点，因此，臭氧氧化法及其联合技术广泛应用于工业废水处理中[1]。

在IEC 61373/GB/T 21563中，除2 Hz和10 Hz二个最低频率外，还有5 Hz和按样品重量计算出来的最低频率。现给出用公式（6）按重量计算可能产生的加速因子，见表4所示：表中除2 Hz和10 Hz二个IEC 61373/GB/T 21563中给出的加速因子，在保证使用和节省研制成本的基础上，其它加速因子也可供参考采用。

2.3 影响抗疲劳破坏设计的因素

据统计，在动应力作用下工作的产品，所经受到的损失和破坏中：疲劳约占50 %，其中：低周波疲劳占12 %、高周波疲劳占24 %、其它疲劳占13 %。也有工程调查发现:疲劳断裂占力学破坏的50 %～90 %。所以在运载工具及其安装在上面的产品必须进行抗疲劳设计，从上面的叙述可见，除按上表1功能试验的要求作为满足1×107循环的疲劳的应力进行进行抗疲劳设计外，还要明白影响疲劳破坏的因素很多，例如：

1）材料的影响：材料对疲劳的影响很大，不同的材料有不同的疲劳线，如图3所示。

功能振动时：5 m/s2

 

表3 轨道车辆设备长寿命振动量级

  

分类分级 方向 功能振动量级Grms（m/s2）加速因子长寿命振动量级Grms（m/s2）1类A级车体安装垂向 0.75 5.66 0.75×5.66=4.25横向 0.37 5.66 0.37×5.66=2.09纵向 0.50 5.66 0.50×5.66=2.83垂向 1.01 5.66 1.01×5.66=5.72横向 0.45 5.66 0.45×5.66=2.55纵向 0.70 5.66 0.70×5.66=3.96 2类转向架安装1类B级车体安装垂向 5.40 5.66 5.40×5.66=30.6横向 4.70 5.66 4.70×5.66=28.8纵向 2.50 5.66 2.50×5.66=14.2 3类车轴安装垂向 38.0 3.78 38.0×3.78=144横向 34.0 3.78 34.0×3.78=129纵向 17.0 3.78 17.0×3.78=64.3

 

表4 加速因子

  

最低频率Hz 加速因子 最低频率Hz 加速因子 最低频率Hz 加速因子2 5.656 5 4.498 8 3.999 3 5.112 6 4.297 9 3.884 4 4.756 7 4.135 10 3.782

由于正初始冲击响应谱在任何时候都比负初始冲击响应谱大，又由于正、负残余冲击响应谱互相对称，又由于冲击试验是在六个方向上进行的（即沿着每个轴线的相反两个方向进行），所以一般只画出正初始冲击响应谱和正残余冲击响应谱。

4）环境影响：环境影响主要指腐蚀疲劳。即产品在腐蚀介质中承受循环应力时所产生的疲劳。因腐蚀介质在疲劳过程中能促进裂纹的形成和加快裂纹的扩展。其特点有：S-N曲线无水平段；另外加载频率对腐蚀疲劳的影响很大。可以说：使用条件越恶劣，疲劳破坏事故更是层出不穷。

5）工艺的影响，例如表面光洁度、表面处理等。

6）研究表明，疲劳试验结果具有明显的分散性，疲劳寿命与疲劳强度的分散性随着疲劳周次的提高而增大。超高周疲劳比低周疲劳与高周疲劳的实验数据具有更大的分散性，其分散幅度可达三个数量级。

提高教育国际化水平与来华留学生教育整体水平是解决留学生博士论文问题的根本办法。党的十九大也提出推进教育对外开放法治化进程，以加快我国教育走出去战略，提高我国教育国家化水平，相信随着整体教育水平的提高，来华留学生博士论文上反映出的种种小问题也会最终解决。

2.4 疲劳设计

1）设计指标

长寿命振动时：28.28 m/s2

2）设计余量

从上面的叙述可见：轨道交通产品所用的材料结构都是多种多样的，疲劳试验曲线本身又是一条拟合出来的曲线。具有一定甚至很大的分散性，所以用表2的功能量级和表3的长寿命量级进行抗振设计时，要留有足够的设计余量。

3）振动的设计是一响应设计

产品的抗振设计应该是响应设计，即产品按标准、规范、合中的要求设计时，实际作用在产品上的振动应力是产品经受到标准、规范、合中的振动要求的振动应力激励后所产生的响应应力，这种响应的谱型和量级和标准、规范、合中同的要求一般不会相同，甚至会有很大的差别。例如某高铁裙边按IEC61373/GB/T21563中1类A级进行抗振设计时：

示例方向：横向

输入：谱型见下图5（a）

（3）焊接技术措施 第一，控制错边量≤0.5mm，焊接前使用不锈钢专用砂轮片打磨清理坡口及两侧，并用丙酮进行清理，确保坡口及两侧50mm范围内清洁无污物。

单自由度系统受冲击后的初始响应和残余响应分别以系统的固有频率为函数排列起来并描成的曲线，这便是冲击响应的谱曲线，如图6所示。其中反映初始响应的曲线称初始冲击的响应谱；反映残余响应的曲线称残余冲击响应谱。又由于系统受冲击所产生的响应发生在正负两个方向上，所以又有：

长寿命响应量级：Grms=2.09 m/s2

综上所述，与非手术治疗比较，双侧和单侧穿刺PVP均可有效改善老年OVCF患者疼痛、腰功能及生活质量，且单侧穿刺PVP具有手术时间短、透视次数少、创伤小、骨水泥渗漏率低等优点，值得临床作进一步推广。

  

图3 疲劳曲线

响应：谱型见下图5（b）

2）温度影响：环境温度与湿度等都会对疲劳寿命与疲劳极限造成影响，某些零件 、构件是在高于或低于室温下工作时，其疲劳曲线与常温下会有所不同。为更精确计算温度对S-N曲线的影响，要测量不同温度下的S-N载荷，以便进行差值计算。疲劳受温度影响时又可分为：低温疲劳 高温疲劳 热疲劳（由热应力循环作用而产生的疲劳）。高温对疲劳的明显影响。是指大于熔点1／2以上的温度，此时晶界弱化，有时晶界上产生蠕变空位，因此在考虑疲劳的同时必须考虑高温蠕变的影响。高温下金属的S-N曲线没有水平部分 ，一般用 107～108次循环下不出现断裂的最大应力作为高温疲劳极限；另外循环的频率对高温疲劳极限有明显影响，当频率降低时，高温疲劳极限明显下降。在轨道交通产品的设计中，为避免高温的影响，通常将运行时的温度一般控制在不超过160 ℃的温度上。低温对疲劳的影响主要是降低焊接头的疲劳寿命等。

轨道车辆产品抗疲劳设计的依据通常是用IEC 61373/GB/T 21563中的要求，功能试验的设计要求是表2的量级。长寿命得设计要求是表3中的量级，该量级通过图2（b）S-N曲线增加应力，减少应力循环数得出的加速振动量级，按此量级进行长寿命设计将满足规道车辆在正常运行中所经受到的振动量值作用下的无限寿命，即从理论上满足在1×108循环下不被破坏就永远不会破坏的要求。

标准或规范给出的一般仅为通用的谱型和量级，对每一在轨道车辆安装的产品，其谱型和量级均会有所不同，例如下图4为高铁上某裙边在高铁运行过程中的实测到的横向振动时域信号

对上述时域信号在频域内诸多子样按均值+1倍标准偏差得出的功能振动时的谱型见图5(b)，图5(a)为IEC 61373/GB/T 21563中的规范谱，可见二者之间的相差了。

从上述可见，当产品按标准或规范中的要求设计时，其一：一定要考虑产品实际平台的振动谱，要考虑它们之间的差别；其二要考虑受按标准或规范中的应力作用后的响应。就上述某高铁裙边而言，其实际的响应振动比IEC 61373/GB/T 21563中的高出10倍以上，对这，从当今高铁运行中出现的一些疲劳事例可以得到证实。原因当然是多方面的 ，在这里还要特别指出的是，进行抗振设计时必须要有谱型，即按量级，即总均方根值是不可能有一个好的设计。另外还必须要有足够的设计余量。因为产品抗疲劳破坏能力的高低与产品的其它环境适应性水平高低一样，其源头来自环境适应性设计，因此要研制出一个抗疲劳特性好的产品，首先抓的抗疲劳设计，设计奠定了产品的固有环境适应性。

2.6 试验验证（鉴定/验收）

 

  

图4 某高铁裙边横向实测振动时域信号

  

图5 振动实测谱（均值+1倍标准偏差）

对IEC 61373:1999版和2010版及GB/T 21563-2008中的3类产品，特别是对大质量的产品，实验室要实现，其难度是很大的。但试验是一门技术，不是有了设备和人就能做好的。同时还存在一个对标准正确理解的问题。因轨道车辆的振动并不大，考虑的是长期低应力下的疲劳寿命是否能达到无限寿命，其试验用的高量级是通过S-N曲线加速出来的。可见，对3类产品（特别是大质量的产品）同样可以利用S-N曲线，通过降低试验应力，即降低加速因子，增加试验时间来实现。在这方面苏州苏试试验集团公司有成功完成了这方面试验的典型事例，并得到了国内外专家的一致认可。

3 抗冲击设计及验证

3.1 按半正弦冲击脉冲波进行抗冲击设计

在IEC 61373/GB/T 61373中对轨道交通所受到的冲击，采用等效损伤的方法，用半正弦冲击波来考核和验证的，具体要求见表5。

前面已说过，产品的抗冲击设计与抗振动设计一样也是响应设计，半正弦冲击脉冲的冲击响应谱如图6所示。

从图4的半正弦冲击脉冲的冲击响应谱图可见，产品受半正弦冲击后最大响应为冲击脉冲量级的1.78倍，按IEC 61373/GB/T 61373规范中的3类 车轴安装的冲击加速度为100 g，当产品的固有频率 与冲击脉冲持续时间D乘积在0.8时，则产品受100 g半正弦冲击后的响应为178 g，所以抗冲击强度的设计，如不考虑设计余量，也应按178设计。若说的更详细一点的话；

 

表5 IEC 61373/GB/T 61373中冲击试验要求

  

注：某些特殊用途的1类设备可能需要额外增加峰值加速度为30 m/s2和脉冲宽度为100 ms的冲击试验，在这种情况下，应在试验之前就这些要求的试验量级取得一致意见。

 

类别 取向 峰值加速度A（m/s2）标称脉冲持续时间D（ms）垂向 30 30横向 30 30纵向 50 30 2类 转向架安装 全部 300 18 3类 车轴安装 全部 1 000 6 1类A级和B级车体安装

  

图6 半正弦冲击响应谱图

功能试验量级：Grms=0.37 m/s2

正初始冲击响应谱：指在冲击脉冲持续时间内与激励脉冲同方向上出现的最大响应曲线。

的确，岗位管理的最终导向为医院招聘、考核、培训、晋升、薪酬等提供了客观依据，因此，这项工作科学、扎实、稳妥地推进至关重要。

负初始冲击响应谱：指在冲击脉冲持续时间内与激励脉冲反方向上出现的最大响应曲线。

正残余冲击响应谱：指在冲击脉冲持续时间后与激励脉冲同方向上出现的最大响应曲线。

③ 其它最低频率上的加速因子

3）设计不良：疲劳还会受到不良设计的影响，例如：微动磨损疲劳，即零件在高接触压应力的反复作用下产生的疲劳。经多次应力循环后，零件的工作表面局部区域产生小片或小块金属剥落，形成麻点或凹坑。接触疲劳使零件工作时噪声增加、振幅增大、温度升高、磨损加剧，最后导致零件不能正常工作而失效 。在滚动轴承、齿轮等零件中常发生这种现象。其次还有：局部的应力集中（高应力区会有塑性变形，引发裂纹，这是低周疲劳的特点）、接触疲劳、拉压和弯曲等

从上面叙述可见：严格来说，在进行抗冲击设计时，应同时考虑初始冲击响应谱和残余冲击响应。对此，现以IEC 61373/GB/T6 1373规范中的3类 车轴安装的冲击加速度为100 g、6 ms的半正弦冲击脉冲波为例进一步作如下说明：即它对不同固有频率的产品所造成的冲击响应，也就是抗冲击强度的要求见表5。从表5可见：100 g 6 ms的半正弦脉冲波，对不同固有频率的产品所导致的响应（损伤）是不一样的。当产品固有频率低于33 Hz时，产品受100 g、6 ms半正弦冲击脉冲冲击后，其响应是低于100 g的，其抗冲击强度可按残余冲击响应75 g设计，当产品固有频率超过50 Hz时，产品经受到的冲击响应是放大的。当产品固有频率为133 Hz，其抗冲击强度设计要求是最高的，要按初始冲击响应178 g进行设计。可见，作为一个好的设计，设计师应尽量将产品的固有频率设计在其受冲击后响应的低处。

 

表5 当的冲击响应

  

产品固有频率fn“Hz” 17 33 50 67 83 100 117 133 150 200 fn×D 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 2.2初始冲击响应谱 “g” 20 58 112 135 150 165 168 178 175 100残余冲击响应 “g” 40 75 117 137 150 162 165 162 140 40

3.2 用实测冲击路谱设计

如果有轨道交通产品安装平台的冲击实测数据，可已将实测的冲击时域信号转换城冲击响应谱作为依据进行进行设计，与上面的按半正弦冲击脉冲的冲击响应谱进行设计一样，尽量将产品的固有频率设计在冲击响应谱的低处。

式中：ωf为变频电动机某一频率的同步转速(角速度，为表示某时刻电动机转子速度(rad/s)；Tt0为电动机启动转矩(N·m)。

汉字进入会意造字，“会意者，比类合谊，以见指，武信是也”，简单来说，两个独体字合在一起，构成合体字，产生新的汉字，新汉字的意义靠两个独体字意义组合产生。例如，木和目合在一起，由目在树梢产生观察瞭望之义在进而引出相的意义仔细观察；手在树上，表示采摘，产生汉字采和其意义；左边一个耳朵，右边一只手，表示手持割下的耳朵，产生汉字取及其意义；一人在前一人在后，表示跟随、相随，产生汉字从及其意义。（见表四）

轨道交通抗冲击实验室验证通常是按IEC 61373/GB/T 61373本文表5中的半正弦冲击脉冲进行的。但备注中有：“注：某些特殊用途的1类设备可能需要额外增加峰值加速度为30 m/s2和脉冲宽度为100 ms的冲击试验，在这种情况下，应在试验之前就这些要求的试验量级取得一致意见”。这是由于当今的实验室一般不具备按这一要求完成试验的能力，即使个别单位勉强具有这种能力，试验费也相当昂贵，冲击波形也不完全符合要求。对此，建议用保证速度变化量相等的原则来实现，因为加速度是通过速度变化来产生的，没有速度变化就没有加速度：依此，可用速度变化量相等来进行转化，现计算如下：

∵半正弦冲击脉冲的速度变化量为：

1．3 统计学方法 计量资料的数据用x－±s表示；多个样本的比较用Kruskal－Wallis H 检验；然后应用有序Logistic回归分析方法研究Apgar评分与以上三项及其他相关指标的关系。

 

30 m/s2、100 ms的速度速度变化量为：

 

按速度变化相等的原则，将其等效为当今试验设备能进的30 ms来进行，求此时的加速度应增加为：

 

从上面的计算可见：30 m/s2、100 ms的半正弦冲击脉冲，可转换为等效的100 m/s2、30 ms的半正弦冲击脉冲来进行。

结束语

当今标准和规范是建筑在平稳随机基础上的，实际在许多情况下是非平稳的，如图4所示，随着列车速度愈来愈高，列车高速行驶中与空气摩擦噪声的振动频率要高于350 Hz以上，特别是在隧道中多次高速交车，会经受很大的空气压力，是静疲劳还是低周波疲劳等等，开展这些研究，对提高高速铁列车抗疲劳特性很有价值。我国的高铁已走在世界最前端，碰到各种各样使用环境，特别是恶劣环境远比其它国家多，这些都有待我们去总结和研究，应该说，我们现在IEC 61373应有更多IEC 61373话语权了，应该到了由我们来立规矩的时代了。

参考文献:

随着煤、石油等化石能源储量的日益开采，世界范围内的能源日趋枯竭，人类不得不面对能源危机的现实环境，为了改善人类赖以生存的生态环境，维护人与自然和谐发展的环境，各国都在致力于新能源的发展，光伏发电技术与水电、风能相比，拥有无噪音、无污染、故障率低和维护简便等优点，取之不尽用之不竭的太阳辐射能源为人们提供了良好的光伏发电环境。根据实际数据显示，光伏发电已成为当前较新的一门技术，尤其是光伏发电的大型化和并网化成为光伏发电的发展方向，共同承担了发电的任务。

[1]IEC 61373, Railway application- Rolling stock equipmentshock and vibration tests[S].

“节”即不同音乐材料或不同乐汇、句型的组合或连接的次数。一次即一节型过腔，两次即两节型过腔，三次及以上即为多节型过腔。

[2]GB/T 21563-2008/ IEC 61373:1999,轨道交通 机车车辆设备 冲击和振动试验[S].

[3]季馨,王树荣.电子设备振动环境适应性设计[M]. 北京：电子工业出版社, 2012.1.

[4]王树荣,季凡渝.环境试验技术[M].北京：电子工业出版社,2016.1.