GB/T 2424.25-2000 电工电子产品环境试验 第3部分：试验导则 地震试验方法

GB/T2424.25-2000

理绪

前「1

本标准等同采用国际电工委员会标准IEC68-3-3:1991《环境试验第3部分：试验导则设备地

震试验方法》第（一版）制定的。

本标准详细叙述了如核电站设备、建筑设备和电工电子产品的地震试验方法，因为这些设备和电工

电子产品（下文称样品）在其使用期间可能会经受到短持续时间的非平稳随机形式的动态力的作用，其

典型的例子是由于地震在样品中所产生的应力。

这些应力的特性和样品的阻尼使样品的振动响应达不到稳态条件。

当相关规范规定设备鉴定要做地震试验时，本标准提供了一系列能用来鉴定其性能的试验方法。

本标准的附录A是标准的附录。

本标准由中华人民共和国信息产业部提出。

本标准由全国电工电子产品环境条件与环境试验标准化技术委员会归口。

本标准起草单位：信息产业部电子第五研究所。

本标准主要起草人：张友兰、阳川、纪春阳、王树荣、徐忠根。

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TTi'f'箭f

且JL“、～砂口明「1

1)国际电工委员会Q（EC）关于技术问题的正式决议或协议，是由所有对该问题特别关注的国家委

员会派代表参加的技术委员会制定的，它们尽可能表达了国际上对所涉及问题的一致意见。

2)这些决议或协议以推荐标准的形式供国际上使用，在这种意义上为各国家委员会所接受。

3)为了促进国际上的统一，国际电工委员会希望所有国家委员会在制定国家标准时，只要国家具

体条件许可，应采用国际电工委员会的推荐标准内容来制定他们自己的国家标准，国际电工委员会的推

荐标准和国家标准之间的任何不同之处应尽可能在国家标准中明确地指出。

本标准是由国际电工委员会第50技术委员会环（境试验）50A分技术委员会冲（击、振动与其他动

力学试验）制定的。

本标准内容以下列文件为基础：

六月法文件表决报告

50A(CO)17950A(C0)182

本标准表决通过的详细资料可在上表指明的表决报告中查到。

中华人民共和国国家标准

电工电子产品环境试验

第3部分：试验导则

GB/T2424.25-2000

地震试验方法idtIEC68-3-3：1991

Environmentaltestingforelectricandelectronicproducts-

Part3:Testguidance-

Seismictestmethods

引言

本标准规定了两类三种试验方法，导则包括在每一种试验方法中，本标准的导则可直接用于选择合

适的试验方法，并在地震试验中应用。

本标准结合GB/T2421一起使用。

引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均

为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB/T2298-1991机械振动与冲击术语n（eqISO2041:1990)

GB/T2421-1999电工电子产品环境试验第1部分：总则i（dtIEC68-1:1988)

GB/T2423.10-1995电工电子产品环境试验第二部分试验方法试验Fe和导则：振动正（

弦）(idtIEC68一2-6：1982)

GB/T2423.43-1995电工电子产品环境试验第二部分：试验方法元件、设备和其他产品在

冲击E（a)、碰撞(Eb)、振动F（c和Fd）和稳态加速度G（a）等动力学试验中

的安装要求和导则i（dtIEC68-2-47:1982)

GB/T2423.48-1997电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验Ff：振动—时间历

程法i（dtIEC68-2-57:1989)

GB/T2423.49-1997电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验Fe：振动—正弦

拍频法i（dtIEC68-2-59:1990)

第一篇概述

1目的

本标准主要适用于电工电子产品，也可用于其他设备和部件。

设备地震试验的目的是证明设备经受地震产生的应力和位移时，或经受此应力和位移后完成其要

求所需要功能的能力。

可采用分析法或试验分析综合法验证设备性能，但它超出本标准讨论范围；本标准只限于完全以动

力学试验数据为基础的验证。

国家质f技术监督局2000-10-17批准2001一06-01实施

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本标准只讨论能在振动台上进行试验的全尺寸设备的地震试验。

当有关规范规定以地震试验为鉴定目标时，本标准提供试验方法的分级。

注：超出本标准范围的，通常所说的脆性试验不考虑，因为本标准只给出地展试验的一般应用指南，主要是给出

GB/T2423系列标准试验方法的使用指南。

可根据本标准的原则，选择试验方法，并且这些试验方法本身是以GB/T2423系列标准为基础的。

本标准可供生产厂家用来证实设备性能，或供用户评估和验证设备的性能。

2一般说明

地震试验通常分两个震级：一般震级和特定震级。不能认为哪一震级比另一震级更需要。两个震级

之间的差别在于确定地震环境特征的有效性和或（）准确性。对用于特定环境的高可靠安全设备，譬如核

电站的安全设备，应采用特定震级，而不是一般震级。附录A给出选择试验类型一（般震级或特定震级）

的流程图和本标准讨论的四个独立试验流程图A（l-A4)。要从本标准中得到最大助益，建议先彻底研

究这些流程图。

2.1一般震级

一般震级适用于不专门考虑地区特征、支承结构或建筑特征影响的地震运动的设备。

就承受这一展级的设备而言，地震运动一般用地面峰值加速度这样一个数据来表征。从有关地域的

地展资料中可得到这一峰值加速度。

当设备不安装在地面时，应考虑建筑物和或（）支承结构的传递率。

2.2特定震级

这一震级适用于专门考虑地区特征、支承结构或建筑特征影响的地展运动的设备。对承受这一震级

的设备而言，地震运动由响应谱可（由不同阻尼比计算）或时间历程确定。

3定义

本标准术语的定义见GB/T2298,GB/T2421,GB/T2423.10,GB/T2423.48,GB/T2423.49。这

些标准中没有的定义或不同于这些标准定义的，在此处给出。

3.1组件assembly

指有同一安装或共同支承结构的两个或两个以上的元器件。

3.23分贝通带bandpassat3dB

由大于或等于特性曲线最大值的碑厂z/2倍的点所确定的频率区间见（图1)0

3.3基本响应谱basicresponsespectrum

由建筑物特性及其地板、阻尼比等确定的不变响应谱，并可从特定的地面运动中获得见（图1),

注：地板的基本响应谱一般是窄带型。

3.4宽带响应谱broad-bandresponsespectrum

描绘存在许多互相作用的频率而又必须作为整体对待的运动的响应谱见（图2c)o

注：带宽一般大于一个倍频程。

3.5危险频率criticalfrequency技（术上等效于GB/T2423.10-1995的8-1)

样品出现故障和或（）性能下降的振动频率，或产生机械共振和或（）其他效应如（额震）的振动频率。

3.6交越频率crossoverfrequency技（术上等效于GB/T2298)

振动特征量从一种关系变为另一种关系的频率。

注：例如，交越频率可以是这样的频率，在这一频率上，振动幅值从随频率等位移变为随频率等加速度值。

3.7阻尼damping不（同于GB/T2298)

阻尼是表征系统中许多能量耗散推理的通用术语。实际上，阻尼取决于许多参数，诸如结构、振型、

应变、作用力、速度、材料、连接滑移等。

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3.7.1临界阻尼criticaldamping

允许一个有位移的系统无振荡地回到初始位置的最小粘性阻尼。

3.7.2阻尼比dampingratio

在一个粘性阻尼系统中，实际阻尼与临界阻尼之比。

3.8方向系数directionfactor

指地震产生的地平面水平加速度和垂直加速度之间，通常存在的数值差别系数。

3.9地板加速度flooracceleration

由已知地震的地面运动导致的特定建筑物地板或（安装地板）上的加速度。

注：实际上，地板加速度可分解为水平和垂直分量。

3.10几何系数geometricfactor

单轴试验中需要考虑多轴同时输人振动设备的不同轴线之间相互作用的系数。

3.11重力加速度g“n

由地球重力而引起的标准加速度，它随海拔高度和地球纬度的不同而变化。

注：在本标准中，6。值取整数为10m/',s

3.12地面加速度groundacceleration

由已知地震运动产生的地面加速度。

注：实际上地面加速度可分解为水平和垂直分量。

3.13横向频率lateralfrequency

根据整体共振频率按一3dB响应确定的两个频率见（图llo

3.14故障malfunction

设备启动能力或维持所需功能的丧失，或对安全性产生有害结果的误动作。

注：故障将由有关规范确定。

3.15窄带响应谱narrow-bandresponsespectrum

单频激振占优势的响应谱见（图2a)),

注

1带宽一般等于或小于1/3倍频程频带。

2当存在几个界限分明宽间隔的频率时，如果认为合适，它们的每一响应可分别处理为窄带响应谱见（图2b)),

3.16固有频率naturalfrequency

只取决于结构本身物理特性质（量、刚度和阻尼）的自由振动频率。

3.17整体共振频率overallresponse

指整个结构增强激励运动的共振频率。

注：在1Hz-35Hz频率范围内，整体共振一般对应于一阶振动模态。当整体共振频率在要求响应谱强部之内时，考

虑整体共振频率是重要的见（3.27)0

3.18间歇pause

相邻两试验波之间的时间间隔（如正弦拍频）。

注：间歇不应导致样品响应运动的有效叠加。

3.19优选试验轴线preferredtestingaxes

相应于样品最易损坏的轴线的三条正交轴线。

3.20所需响应谱requiredresponsespectrum

用户规定的响应谱见（图1、图2、图3)0

3.21共振频率responcefrequency

共振频率是这样的频率，以其作受迫振荡时，激励频率的变化会降低系统的响应。

注

1共振频率取决于被测变量。对于给定的模态、位移、速度和加速度的共振频率将依次增加，对于通常的阻尼比，这

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些共振频率之间的差别并不大。

2在地震试验中，通常假定响应传递率大于2时，共振频率才有意义。

3.22响应谱responsespectrum不（同于GB/T2298)

一系列有一定阻尼比的单自由度系统对规定输人运动的最大响应曲线见（图1、图2、图3)0

3.23S1地震Sl-earthquake

设备运行寿命期间可能出现的地震，为此，有关安全的设备要设计成能无故障连续工作。

注：S1地震相当于核电站中的运行基础地震(()BE)o

3.24S2地震S2-earthquake

对S2地震，某些结构、系统和元件要设计成产生最大地面振动的地震时能从根本上保证总系统的

正常功能、结构完整和安全。

注：S2地震相当于核电站中的安全停堆地震(SSE)e

3.25正弦拍频sinebeat

由一较低频率正弦波调制的单频连续正弦波。一个正弦拍频的持续时间是其调制频率的半周期。

注：本标准中，把正弦拍频视为单频波。

3.26时间历程强部strongpartoftime-history

从时间历程曲线最初达到25％最大值起至最后降低到25％最大值为止的时间历程部分（见图5)0

3.27响应谱强部strongpartoftheresponsespectrum

响应谱的响应加速度高于所需响应谱一3dB通带的部分（见图1)0

注：响应谱强部一般位于1/3频带内。

3.28超高系数superelevationfactor

考虑建筑及结构传递率引起对地板加速度变化的系数。

3.29合成时间历程synthesizedtime-history

人工产生的时间历程，其响应谱包含所需响应谱。

3.30试验量值testlevel

试验波形的最大峰值。

注：地震试验中，加速度是常用参数。

3.31试验频率testfrequency

由有关规范规定的危险频率和预定频率。

3.32试验响应谱testresponsespectrum

从振动台的实际运动中通过分析得出的或用频谱分析设备导出的响应谱（见图1、图2c)、图2d)).

133时间历程time-history不（同于GB/T2298)

由某一运动产生的加速度，位移或速度等的时间变化函数记录。

134零周期加速度zeroperiodacceleration

响应谱加速度的高频渐近值示（例见图1)0

注：零周期加速度具有实际意义，因为在一个时间历程中，它代表最大的峰值加速度，这种零周期加速度不可与响

应谱的峰值加速度相混淆。

4鉴定需考虑的事项

相关规范应包含4.1A.2和4.3中论及问题的有关数据资料。

4.1使用条件

样品试验时应尽可能重现实际使用条件，尤其是试验应力综合作用而影响设备的工作或完整性的

那些（电、机械及热压力等的）使用条件。试验中不考虑这些使用条件时，应说明其忽略的正当理由。

4.2故障判据

已知或已选定使用条件和使用功能时，相关规范要规定验收和或（）故障判据。

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注：当设备的最终使用条件或受试样品的使用条件未知时，不能准确确定故障判据，因而在没有正当理由情况下进

行假定，例如，在缺少更合适的资料时，通常假定电路故障持续时间为smsa

鉴定标准

可采用如下鉴别等级，特定设备允许标明鉴别等级符号。

0级：地震试验中或地震试验后未出现故障的设备。

1级：地震试验中出现故障而试验后恢复其正常状态的设备。

2级：地震试验中出现故障而完成试验后需要复位或调整但无需更换元件或修理的设备。

试验程序

一般震级试验根据第6章一第10章，特定震级试验根据第11章一第15章进行。

5.1安装

应按照GB/T2423.43中的规定安装样品。

注：通常对于带隔振器使用的样品，其更详细指南见GB/T2423.10-1995第A5章。

安装样品时应考虑接线、电缆、管道等的影响。地震试验也应包括样品正常使用的安装结构，除非说

明正当理由。

应规定样品试验时的方位和安装，这是样品合格鉴定的唯一条件，除非有正当理由按免试条件鉴定

（例如，如果能证明重力不影响样品的工作性能）。

5.2测量

应根据GB/T2423.10,GB/T2423.48和GB/T2423.49的规定进行测量。

5.2.1振动台上的振动测量

应在振动台上进行振动测量，以保证在需要测量的位置上施加正确的振动等级。

应规定持久记录的参数（位移、速度、加速度）、使用的设备和每个传感器的功能基（准、测量）。

5.2.2在样品上进行振动测量

除振动台测量外，可在样品上进行振动测量，以进一步提供试验中的样品性能资料。这些测量不属

振动试验的要求部分。

5.2.3在样品上进行功能监测

对需要进行功能评价的样品，应监测其在试验前、试验中和试验后的性能。

设备的相关规范应给出需持久记录的性能。

5.3频率范围

地震时主频率一般在IHz-35Hz。这一频率范围足以确定样品的危险频率并进行试验。在某些情

况下，根据存在的危险频率，1Hz-35Hz的试验频率范围可扩大或缩小，但应说明其正当理由。

第二篇一般震级

本篇介绍适用于一般震级样品的推荐的地震试验方法，对这些样品而言，不知道或不准确知道其地

震环境。

6状态

6.1试验类型的选择

要证明样品经受地震的能力，表1中几种类型的试验可供考虑。

一般震级中，优先选择单轴正弦拍频试验或单轴正弦扫描试验，其理由如下：

a)正弦拍频，其波形相似于呈现单一共振波形的简单结构地板的水平地震波形；

b)正弦扫描，容易实现，但比之实际地板地震波其仿真性较差。

虽然一般不推荐多轴试验，但当样品三个优选试验轴之间有显著藕合或不希望使用几何校正系数

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时，可用多轴双（轴或三轴）试验。若用多轴试验，应谨懊使用单频波，如正弦拍频、正弦扫描和定频正弦，

因为不同轴的地震加速度峰值通常是不同相的。因此应该用像时间历程那样的复频波。

表1试验类型选择

试验类型

试验波

单轴试验多轴试验

正弦扫描ac

c

正弦拍频a

时间历程ba

定频正弦bc

注：a：推荐；b：合适；。：一般不推荐。

6.2试验方法选择

有两种试验方法：

a）标准幅值常规试验：

用于设备使用条件未知的情况见（第7章）；

b）计算幅值试验：

用于已知设备使用条件足以确定其不同试验参数的情况见（第8章）。

7标准幅值常规试验方法

了．1应用

常规试验有三个性能等级，常称为鉴定等级见（表2)，设备使用条件未知时，推荐用此常规试验。样

品用户应确定样品已经试验的鉴定等级是否适合应用。设备达到某一规定鉴定等级后，倘若满足所有其

他要求，可要求对设备进行高于或等于该等级的鉴定。

表2性能等级

地板加速度山

性能等级‘水平分量垂直分量

m/'sm/s'

163

l94.5

班1575

、交越频率高于1.6H：时，可用这些等级。1.6H：至0.8Hz,用速度幅值。低于0.8Hz，用位移幅值，见图

7a),

72试验条件

标准幅值常规试验方法只用于单轴试验。不同轴线可一个一个地施加激振。试验加速度可根据性

能等级见（7.Z.1)、波形系数见（9.2.1)、几何系数见（9.2.2)确定口

7.2.1性能等级标（准幅值常规试验）

标准幅值常规试验方法中，地板加速度a（c）直接从表2给出的性能等级中选取。

7.2.2试验波形

推荐试验波形是5周正弦拍频或正弦扫描。但若有充足理由，允许用其他波形。选择等级的激励加

速度最大值时应用波形系数见（9.2.1)和几何系数见（9.2.2）修正。

8计算幅值试验方法

8．1应用

如有足够可用的样品特性和安装场地资料，则推荐采用计算幅值试验方法，因为与标准幅值常规试

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验方法见（第7章）比较，它能更准确地估算试验等级。

8．2试验条件

原则上，这是单轴试验，试验中，不同轴线可一个一个地施加激励。例如，该试验方法适合于不同轴

线间相互作用小或相互作用能用几何系数考虑的情况。

8．2门性能等级计（算幅值试验）

试验严酷等级由下列参数值确定，设备的相关规范应规定如下参数：

a）试验波形见（8.2-2);

b）样品阻尼见（8.2.3);

c）超高系数见（8.2.5);

d）方向系数见（8.2.6);

e)试验持续时间见（9.1);

f)试验波幅值见（9.2).

B-2.2试验波形选择

当样品阻尼值与500见（图6)相差较大时，即使使用波形系数，所选择的试验波形对样品的影响仍

会是显著的。

8.2.3阻尼比

当样品的临界阻尼在2%^10％之间时，推荐阻尼比为500。若阻尼比在这范围之外，建议用样品实

际振动性能的表征值去确定所用的波形系数。更详细的叙述，见9.2.1和图60

8.2.4地面加速度a（,)

地面加速度Ca（g）取决于样品安装场地的地震情况。知道安装场地地震情况时，相关规范应规定地面

加速度。否则应从表3给出的数据中选取推荐值。

表3地面加速度等级

地震情况说明

地面加速度符号仅作查询参考

ag

概况

m/SZ里氏等级统一建筑代码区”地震烈度MSKZ'

AG2轻至中强地震2＜5．5I～西＜VI

AG3中强至强地震35.5-7.0皿VII-XI

AG5强至强强地震5>7,0N＞XI

1)近似统一建筑代码区（国际建筑学会）。

2)MSK相（对于修正麦氏烈度表）。

注：从图7b）能看到与速度等幅的交越频率在l.6Hz，与位移等幅的交越频率在0.8Hz.

B-2.5超高系数x（>

由建筑物和结构的振动特性产生的地面加速度放大系数可用超高系数K来计算。

表4中