電子設備振動環境適應性設計（簡體書）

《電子設備振動環境適應性設計》共6章，主要介紹了電子設備所處的各類工作環境及環境適應性設計的核心問題，即振動等環境對電子設備電性能的可靠性和長壽命影響機理。
《電子設備振動環境適應性設計》詳細介紹了環境平臺、環境適應性平臺的建立準則及環境控制技術的設計方法，并較全面地介紹了振動、沖擊等環境試驗方法及評價準則。
結合工程應用實例，《電子設備振動環境適應性設計》介紹了提高電子設備抗振動、抗沖擊設計的理論及典型隔振系統的力學特點、常用隔振器特性和新型隔振器設計方法。

《電子設備振動環境適應性設計》是“十二五”國家重點出版規劃精品項目,現代電子機械工程叢書之一。

第1章 電子設備振動沖擊適應性設計概論 （1）
1.1 引言 （1）
1.2 電子設備環境平臺研究 （2）
1.2.1 環境平臺的含義 （3）
1.2.2 環境平臺的組成 （3）
1.2.3 環境平臺研究的主要內容 （3）
1.2.4 環境平臺設計的內容與步驟 （8）
1.3 電子設備環境適應性平臺研究 （9）
1.3.1 環境適應性（脆值）平臺的組成 （9）
1.3.2 建立環境適應性平臺的研究方法 （10）
1.3.3 提高環境適應性平臺的技術措施 （11）
1.4 電子設備環境控制技術及其設計準則研究 （12）
1.4.1 無源環境控制技術 （12）
1.4.2 有源環境控制技術 （13）
1.5 電子設備環境適應性設計準則 （13）
1.5.1 結構總體設計 （14）
1.5.2 模塊化設計 （19）
1.5.3 優化設計 （21）
1.6 環境適應性設計實例及小結 （23）
1.6.1 環境適應性設計應用實例 （23）
1.6.2 小結 （28）
參考文獻 （28）

第2章 電子設備振動理論基礎 （29）
2.1 振動信號的基本特性 （29）
2.1.1 周期振動和準周期振動 （29）
2.1.2 非周期信號 （32）
2.1.3 平穩隨機振動 （33）
2.1.4 非平穩隨機振動 （39）
2.2 單自由度系統振動 （40）
2.2.1 離散振動系統的力學模型 （40）
2.2.2 單自由度系統的自由振動 （41）
2.2.3 單自由度系統的強迫振動 （44）
2.2.4 設備受基礎位移激勵的振動隔離——被動隔振 （45）
2.2.5 主動隔振 （47）
2.2.6 系統對非諧和周期激勵力的響應 （50）
2.2.7 系統對非周期激勵的響應 （51）
2.2.8 拉氏變換和傳遞函數 （54）
2.2.9 單自由度線性系統受隨機激勵的響應 （56）
2.3 多自由度系統的振動 （60）
2.3.1 力學模型和一般運動微分方程規則 （60）
2.3.2 固有頻率 （61）
2.3.3 主振型 （63）
2.3.4 主振型的正交性 （64）
2.3.5 模態分析概述 （65）
2.3.6 離散多自由度系統數值解 （70）
2.3.7 二自由度系統受諧波激勵的響應 （77）
2.4 彈性體系統的振動 （83）
2.4.1 桿的縱向振動和扭轉振動 （83）
2.4.2 軸的扭轉振動 （87）
2.4.3 梁的橫向振動 （87）
2.5 非線性振動 （91）
2.5.1 非線性系統的分類 （91）
2.5.2 非線性振動的物理特性 （92）
2.5.3 求解非線性振動問題的常用方法 （94）
2.5.4 相平面 （95）
2.5.5 線性彈簧滑鉸結構的彈性特性 （100）
2.5.6 非線性系統的應用和剛度擬合技術 （103）
參考文獻 （106）

第3章 電子設備振動環境適應性設計輸入 （107）
3.1 引言 （107）
3.1.1 環境適應性分析與研究 （107）
3.1.2 指標論證 （107）
3.1.3 建立（確定）環境適應性設計的采標體系 （108）
3.2 用電子設備安裝平臺數據作為設計輸入 （109）
3.2.1 平臺的振動沖擊特性 （110）
3.2.2 采集實際平臺環境數據進行設計 （111）
3.2.3 振動與沖擊數據采集大綱 （112）
3.2.4 數據采集系統 （113）
3.2.5 數據采集系統的功能與要求 （114）
3.2.6 數據現場采集 （118）
3.2.7 數據的類別 （121）
3.2.8 數據準備 （123）
3.2.9 異常現象目視檢查 （124）
3.2.10 數據的分析 （129）
3.2.11 數據檢驗 （132）
3.2.12 數據處理 （135）
3.2.13 振動數據歸納 （141）
3.3 用規范和標準中的條件和要求作為設計輸入 （145）
3.3.1 儲存 （145）
3.3.2 運輸 （146）
3.3.3 使用環境 （151）
參考文獻 （153）

第4章 電子設備環境適應性設計 （155）
4.1 電子設備的抗振、抗沖擊設計原則 （157）
4.1.1 抗振設計 （157）
4.1.2 抗沖擊設計 （160）
4.2 強度設計 （163）
4.2.1 機械結構的失效機理 （163）
4.2.2 典型結構的強度設計 （166）
4.2.3 緊固件的選用 （170）
4.2.4 元器件的安裝 （172）
4.2.5 典型元器件的安裝 （174）
4.2.6 印制電路板的安裝 （176）
4.3 電子設備的剛度設計 （176）
4.3.1 概述 （176）
4.3.2 層次結構和二倍頻規則 （177）
4.3.3 提高層次結構剛性的技術措施 （178）
4.3.4 懸臂結構的剛度設計 （180）
4.4 結構振動分析中的等效技術 （182）
4.4.1 等效質量、等效剛度和等效阻尼 （183）
4.4.2 彈性構件的等效技術 （185）
4.4.3 均布質量彈簧的等效集中質量 （185）
4.4.4 常見的無阻尼單自由度系統固有頻率的計算公式 （187）
4.5 電子組裝件振動環境適應性設計 （188）
4.5.1 概述 （188）
4.5.2 基板的動態特性 （191）
4.5.3 熱應力 （197）
4.5.4 連接引線的應力分析 （198）
4.5.5 焊點的應力分析 （205）
4.6 電子元器件的環境適應性 （207）
4.6.1 環境條件等級 （207）
4.6.2 環境應力篩選 （211）
4.6.3 新研元器件、模塊、組件、單元等必須給出明確的抗振動與沖擊指標 （212）
4.7 振動試驗夾具設計 （212）
4.7.1 夾具的設計準則 （212）
4.7.2 夾具結構形式 （213）
4.7.3 夾具的自重及剛度設計要求 （214）
4.7.4 夾具的剛度設計 （214）
參考文獻 （214）

第5章 電子設備隔振系統設計與隔振器 （215）
5.1 概述 （215）
5.1.1 振動與沖擊隔離系統設計準則 （215）
5.1.2 隔振系統設計必備的原始資料 （216）
5.1.3 標準傳遞率曲線 （216）
5.1.4 隔振系統模塊化設計基本要求 （217）
5.1.5 模塊化隔振系統對隔振器的要求 （219）
5.1.6 隔振器的質量保證規范 （221）
5.1.7 隔振器的彈性特性設計 （223）
5.1.8 隔振器的阻尼特性 （226）
5.2 電子設備的強沖擊隔離技術 （227）
5.2.1 強沖擊隔離的基本要求 （227）
5.2.2 彈載電子設備強沖擊時的響應特征 （229）
5.2.3 緩沖設計原則和工程對策 （230）
5.3 精密角限位隔振系統的設計理念 （232）
5.3.1 角限位隔振系統的分類 （232）
5.3.2 靜態精定位隔振系統簡介 （233）
5.3.3 動態角限位隔振系統 （233）
5.3.4 抗強沖擊型動態角限位隔振系統 （235）
5.4 電子設備振動隔離系統 （236）
5.4.1 單自由度隔振系統 （236）
5.4.2 多自由度隔振系統設計 （241）
5.5 橡膠隔振器 （250）
5.5.1 膠料的力學特性 （250）
5.5.2 膠料性能的影響因素 （251）
5.5.3 橡膠隔振器設計 （251）
5.5.4 常用橡膠隔振器簡介 （253）
5.6 金屬隔振器 （258）
5.6.1 鋼絲繩隔振器（GS型、GG型） （260）
5.6.2 金屬絲網隔振器 （261）
5.6.3 金屬網阻尼隔振器 （261）
5.6.4 模塊化抗沖擊型無峰隔振器 （262）
5.6.5 殲（強）擊機用GQJ型隔振器 （267）
5.6.6 嵌入式隔振器 （268）
5.6.7 背（頂）架式隔振器 （272）
5.7 金屬橡膠隔振器 （275）
5.7.1 JQZ型空氣阻尼隔振器 （275）
5.7.2 GFD型低頻隔振器 （275）
5.7.3 GF型復合阻尼隔振器 （276）
5.8 晶振和頻綜器的二次隔振系統 （277）
5.8.1 晶振隔振器（GQJ-J-0.1） （278）
5.8.2 二次隔振系統的隨機振動試驗 （279）
5.9 光電設備的低頻隔振系統 （281）
5.9.1 概述 （281）
5.9.2 低頻隔振系統的特點 （282）
5.9.3 底部隔振器 （284）
5.9.4 垂向緩沖器 （284）
5.9.5 水平阻尼隔振緩沖器 （285）
5.10 并柜結構及其隔振系統設計 （286）
5.10.1 簡單并柜結構及其隔振系統 （286）
5.10.2 具有公共隔振底座的并柜系統 （287）
5.10.3 應用實例 （288）
5.11 機械沖擊試驗臺和標準沖擊脈沖發生器 （293）
5.11.1 概述 （293）
5.11.2 機械沖擊臺簡介及沖擊脈沖成型器設計理念 （295）
5.11.3 標準沖擊脈沖成型器 （296）
5.11.4 無回跳後峰鋸齒波脈沖發生器理論模型 （300）
5.11.5 彈簧剛度擬合型脈沖發生器 （301）
5.11.6 油阻尼後峰鋸齒波脈沖成型器 （303）
參考文獻 （306）

第6章 產品抗振緩沖性能的檢測方法與技術 （307）
6.1 概論 （307）
6.2 正弦振動試驗 （308）
6.2.1 試驗目的、影響機理及失效模式 （308）
6.2.2 正弦振動的描述 （309）
6.2.3 試驗條件及其選擇 （309）
6.2.4 安裝和控制 （311）
6.2.5 試驗程序 （312）
6.2.6 對試驗設備的要求 （314）
6.2.7 交越點和交越頻率 （316）
6.2.8 加速振動試驗技術 （316）
6.2.9 試驗控制技術 （319）
6.3 隨機振動試驗 （321）
6.3.1 試驗目的、影響機理及失效模式 （321）
6.3.2 隨機振動的描述 （321）
6.3.3 隨機過程 （324）
6.3.4 隨機振動試驗條件 （325）
6.3.5 對試驗設備的要求 （328）
6.3.6 試驗程序 （331）
6.4 沖擊試驗 （333）
6.4.1 試驗目的、影響機理及失效模式 （333）
6.4.2 現場發生的沖擊及描述 （334）
6.4.3 沖擊的試驗室模擬 （335）
6.4.4 試驗條件及其選擇 （336）
6.4.5 對試驗設備的要求 （337）
6.4.6 對測量系統的要求 （339）
6.4.7 試驗程序 （341）
6.4.8 沖擊響應譜 （341）
6.4.9 合理選擇試驗所需的沖擊脈沖波形 （344）
6.4.10 將產品現場的沖擊響應轉換成標稱脈沖進行模擬與考核 （345）
6.4.11 沖擊響應譜試驗 （345）
6.4.12 沖擊時域信號-波形再現-沖擊路譜試驗 （347）
6.5 強碰撞沖擊試驗 （347）
6.5.1 試驗目的、影響機理及失效模式 （347）
6.5.2 強碰撞沖擊試驗機 （348）
6.5.3 輕量級強碰撞沖擊試驗機標準結構 （348）
6.5.4 試驗條件（嚴酷等級）及其選擇 （349）
6.5.5 安裝 （349）
6.5.6 強碰撞試驗程序 （349）
6.5.7 強碰撞沖擊中的有關問題 （350）
6.6 碰撞（顛振）試驗 （350）
6.6.1 試驗目的、影響機理及失效模式 （350）
6.6.2 半正弦脈沖 （351）
6.6.3 試驗條件及其選擇 （351）
6.6.4 對試驗設備的要求 （354）
6.6.5 試驗程序 （354）
6.7 正弦拍頻振動 （355）
6.7.1 試驗目的、影響機理及失效模式 （355）
6.7.2 正弦拍頻振動的圖示 （356）
6.7.3 正弦拍頻振動試驗條件 （356）
6.7.4 對試驗設備的要求 （357）
6.7.5 試驗程序 （357）
6.8 瞬態時間振動與沖擊響應譜 （358）
6.8.1 試驗目的、影響機理及失效模式 （358）
6.8.2 瞬態時間歷程的描述 （358）
6.8.3 試驗條件 （359）
6.8.4 對試驗設備的要求 （360）
6.8.5 試驗與控制 （360）
6.9 溫度/濕度/振動綜合試驗 （362）
6.9.1 試驗目的 （362）
6.9.2 影響機理與失效模式 （362）
6.9.3 試驗（環境）條件要求 （363）
6.9.4 試驗剖面 （367）
6.9.5 試驗應力 （368）
6.9.6 統計試驗方案與試驗循環 （368）
6.9.7 試驗應力 （369）
6.9.8 溫度/濕度/振動綜合環境可靠性試驗剖面示例 （369）
6.10 其他 （370）
參考文獻 （371）

以模塊為主構成產品，采用通用模塊加部分專用部件和零件組合成新的產品系統。特征尺寸模數化，結構典型化，部件通用化，參數系列化和組裝組合化，是模塊化的特點。
3.模塊的分類
模塊分為軟件模塊和硬件模塊兩大類。軟件模塊一般指用于計算機的程序模塊；硬件模塊指的是實體模塊，根據其互換性特征可分為功能模塊、機械結構模塊和單元模塊。
功能模塊是具有相對獨立功能，并具有功能互換性的功能部件，其性能參數能滿足通用互換或兼容性要求。
機械結構模塊是具有尺寸互換性的機械結構部件。其連接配合部分的幾何參數滿足通用互換的要求。對于某些機械結構部件，它不是一種功能模塊，在某些情況下它是不具備使用功能的純粹機械結構部件，只是一種功能模塊的載體，如機箱、機柜。
單元模塊是既具有功能互換性，又具有尺寸互換性，也即具有完全互換性的獨立功能部件。它是由功能模塊和機械結構模塊相結合形成的單元標準化部件。
通用模塊是功能模塊、機械結構模塊和單元模塊的通稱。
專用模塊是不完全具備互換性的功能模塊或結構部件。
一個大系統中，模塊可按其構成的規模及層次的不同分為若干級。各級模塊間為隸屬關系，同級模塊為并列關系。按其層次可分為：系統（成套設備）級模塊、機柜（顯控臺）級模塊；機箱、插箱級模塊；插件級模塊；印制板級模塊；元器件級模塊等。
4.模塊化與標準化的關系
模塊化的前提是典型化。模塊本身是一種具有典型結構的部件，它是按照技術特征，經過精選、歸并簡化而成的。只有典型化才能克服繁雜的多樣化。
模塊化的特征之一是通用化、系列化。通用化解決模塊在產品組裝中的互換，系列化是為了滿足多樣化的要求。
模塊化的核心是優化，并具有最佳性能、最佳結構和最佳效益。模塊化體系的建立過程是一個反復優化的過程。
模塊尺寸互換和布局的基礎是模數化。要使模塊具有互換性，模塊的外形尺寸、接口尺寸應符合規定的尺寸系列。在模塊組裝成設備時，模塊的布局尺寸應符合有關規定，與相關裝置協調一致。這些互換、兼容的尺寸都應以規定的模數為基準，并且是模數的倍數。
模塊化產品構成的特點是組合化。模塊化產品由通用模塊和部分專用模塊組合而成，通過不同模塊組合，可形成功能不同，規模大小不一的產品系列。
模塊化是標準化的發展，是標準化的高級形式。標準件通用化只是在零件級進行通用互換，模塊化則在部件級，甚至子系統級進行通用互換，從而實現更高層次的簡化。
5.電子裝備模塊化結構體系
當前電子裝備模塊化設計仍處于初級階段，大多數設備雖然都以模塊化思想進行設計，但是模塊化程度不高，與模塊化設計思想差距很大。有的一個單位幾個部門雖都在搞模塊化設計，但結構形式各種各樣，模塊不能通用，不能互換，與模塊化設計基本要求差距甚大。