振動試験・とは?初心者にもわかる基礎ガイド共起語・同意語・対義語も併せて解説!

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振動試験・とは?初心者にもわかる基礎ガイド共起語・同意語・対義語も併せて解説!
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高岡智則

年齢:33歳 性別:男性 職業:Webディレクター(兼ライティング・SNS運用担当) 居住地:東京都杉並区・永福町の1LDKマンション 出身地:神奈川県川崎市 身長:176cm 体系:細身〜普通(最近ちょっとお腹が気になる) 血液型:A型 誕生日:1992年11月20日 最終学歴:明治大学・情報コミュニケーション学部卒 通勤:京王井の頭線で渋谷まで(通勤20分) 家族構成:一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹 恋愛事情:独身。彼女は2年いない(本人は「忙しいだけ」と言い張る)


振動試験・とは?初心者にもわかる基礎ガイド

振動試験とは、製品や部品が振動の影響を受けてどうなるかを調べる検査です。日常の振動、車の走行時の揺れ、機械の運転など、実際の使用環境を想定して耐久性や安全性を評価します。

試験で使われる基本的なパラメータには、周波数(Hz)、振幅(移動距離)、加速度(gやm/s^2)があります。これらはしばしば組み合わせて設定され、装置はシェーカーテーブルと呼ばれる機械で振動を再現します。周波数は1秒間に振動が起こる回数を示し、振幅は振動の最大の動きの大きさを示します。加速度は振動の勢いを表し、1 gは地球の重力加速度と同程度の力です。

代表的な振動試験の種類には、サイン波試験、サインスイープ、ランダム振動、混合型があります。サイン波試験は一定の周波数と振幅で反復し、部品の基礎耐久性を確認します。サインスイープは周波数を時間とともに徐々に変化させ、広い範囲の周波数で耐性を検証します。ランダム振動は周波数がランダムに変化する振動で、実際の衝撃や車両振動に近い条件を再現します。混合型は複数の種類を組み合わせて現場の複合的な振動を再現します。

実務での流れは、計画から始まり、試験条件の設定、測定、結果評価の順で進みます。試験条件設定では目標とする周波数帯や振幅、試験時間、繰り返し回数を決定します。測定には加速度計とデータ取得機器を使い、振動の履歴を記録します。評価では事前に決めた許容値を超えたかどうかを判断し、必要に応じて設計の見直しや耐性の強化を検討します。

実務上の注意点として、安全対策と設備の適切な取り扱いがあります。振動台をしっかり固定し、試験中は監視を行い、異常な挙動があればすぐ停止します。規格面ではIEC 60068-2系や MIL 規格などがあり、用途に応じて適用される試験レベルが定められています。代表的な例としてIEC 60068-2-6(サイン振動)、IEC 60068-2-64(ランダム振動)などがあり、業界ごとに適切な規格を選びます。

下の表は代表的な振動試験の種類と特徴を比較したものです。

テストの種類特徴主な用途
サイン波試験一定周波数と振幅で反復部品の基礎耐久性評価
サインスイープ周波数を変化させ広範囲を評価大きな周波数帯での耐性確認
ランダム振動周波数がランダムに変化実環境に近い衝撃耐性評価
混合型複数種類を組み合わせる複合振動の再現

このような試験を行うことで、製品が使用中に安全に機能し続けるかを事前に判断できます。試験結果に基づいて設計を改善すれば、後から起こる故障のリスクを減らすことが可能です。


振動試験の関連サジェスト解説

振動試験 psd とは
振動試験 psd とは、振動の強さを周波数ごとに分けて表す指標のことです。PSDはPower Spectral Densityの略で、日本語ではパワースペクトル密度といいます。振動試験では、機械が日常で受ける振動を再現するために、どの周波数でどれくらいのエネルギーがあるかを把握します。PSDを使うと、特定の周波数で大きな振動が出ているかどうか、どの周波数帯に弱点があるかを調べやすくなります。測定は通常、加速度計(センサー)を部品や製品に取り付け、振動を加えながらデータを取り、信号をフーリエ変換して周波数ごとのパワーを計算します。結果はグラフとして表示され、横軸が周波数、縦軸がPSDの大きさ(エネルギー量)になります。例えば、車の道路の影響で振動が高い周波数帯があるとき、その周波数に対して強い振動が再現されるような試験条件を作ることができます。PSDは単純な平均振幅よりも、振動の性質を詳しく伝えられる点が特徴です。なお、PSDは加速度のPSDだけでなく、速度や変位のPSDとしても扱われることがありますが、一般的には加速度のPSDがよく使われます。初心者は「測定方法」「データ処理の考え方」「結果の解釈」の三点を押さえると理解が進みます。

振動試験の同意語

振動試験
振動条件下で製品や部品が所定の機能・耐久性を満たすかを評価する試験。振幅・周波数・波形・時間などの条件を設定して実施します。
加振試験
外部の振動源を用いて試料に振動を加える試験。加える振幅・周波数・波形を制御し、応答を測定します。
加振荷重試験
振動を荷重として扱い、試料に繰り返しの荷重(振動荷重)を加えて機械的耐性を評価する試験。
振動荷重試験
振動を荷重として試料に加え、応力・疲労寿命などを評価する試験。
振動疲労試験
繰り返し振動による疲労割れ・断裂を評価する試験で、寿命や信頼性を見積もる purpose で行います。
振動耐久試験
長時間の振動環境における耐久性を評価する試験。部品の破損や機能劣化の有無を確認します。
振動環境試験
振動だけでなく温度・湿度・その他環境条件と組み合わせて機能を検証する試験。
耐振試験
振動に対する耐性・耐振性を評価する試験で、耐振性能の確保を目的とします。
機械振動試験
機械装置の振動挙動・健全性を評価する試験。
振動応答試験
振動を加えたときの部品の応答(加速度・変位・速度)を測定して評価する試験。
振動特性評価
振動時の共振・固有振動数・減衰といった振動特性を評価する作業。
ダイナミック試験
動的な挙動を評価する総合的な試験で、振動を含む場合が多い。
振動性評価
振動に対する性能・耐性・適合性を評価する作業。
振動検査
振動の発生・特性・品質を検査・検証する作業。
振動応力試験
振動によって生じる応力・ひずみを測定・評価する試験。

振動試験の対義語・反対語

静的試験
振動を加えず、部材に静的(定常)な力を作用させて特性を評価する試験。ダイナミックな振動試験の対極として位置づけられます。
静荷重試験
一定の荷重を長時間かけて部材の変形や耐荷重性、クリープなどを評価する試験。振動を伴わない点が特徴です。
非振動試験
振動を用いない条件で実施する試験の総称。温度・湿度・静荷重などの影響を評価する際に用いられます。
無振動環境
機器や部品を振動させない環境条件。振動試験の対となる状態を指します。
低振動条件下
振動を極力抑えた条件で行う試験。厳密な対義語ではありませんが、振動を避ける用途で使われます。
静的強度試験
静的荷重に対する材料・構造の強度を評価する試験。振動を発生させず、力の作用は定常です。
加振なし試験
振動を意図的に加えないテストの総称。振動試験の対照として用いられるケースが多いです。

振動試験の共起語

シェーカー
振動を発生させる試験機器。試験の主役となる大型の振動発生装置です。
振動台
被試験体を載せて振動を伝える台。シェーカーの上で実際の振動を再現します。
固定治具
試験体を振動台にしっかり固定する部品。振動時の位置ずれを防ぎます。
ベースプレート
振動を伝える基礎となる板。試験設置の安定性を支えます。
アンカー
試験体を床・台へ固定する固定部材。ボルトやネジで固定します。
加速度計
振動の加速度を測定するセンサー。g単位で値を出します。
センサ配置
測定精度を高めるためのセンサの配置設計。対称性や近接を考慮します。
データロギング
測定データを記録する機能。波形データや時系列データを保存します。
測定機器
センサ・データ収集機器の総称。計測に関わる全体を指します。
測定系
測定に関わる一式の機器群。センサ、データロガー、計測ソフトなどを含みます。
FFT解析
データの周波数成分を取り出す解析手法。スペクトラムを可視化します。
周波数
振動の繰り返しの速さ。Hzで表します。
周波数範囲
試験で扱う周波数の区間。下限と上限を設定します。
正弦波掃引
正弦波の周波数を連続的に変化させる試験法。特定の周波数での応答を評価します。
正弦波試験
特定周波数の正弦波を加える試験。個別周波数での挙動を確認します。
ランダム振動
乱数的な振動を加える試験法。広い周波数帯での耐性を評価します。
スペクトル密度
振動エネルギーの周波数ごとの分布を表す指標。騒音レベルなどの評価にも使います。
周波数応答関数
入力と出力の関係を表す指標。構造の動的特性を表現します。
モーダル解析
構造の振動モードを解析する手法。固有振動モードやモード形状を明らかにします。
固有周波数
構造が自由振動する際の自然な振動周波数。共振の原因となります
共振周波数
振動が特に増幅される周波数。設計上の注意点となります。
ダンピング
振動の減衰の程度。高ダンピングは振動の抑制に有効です。
減衰比
ダンピングの程度を示す指標。比で表されます。
試験計画
試験の目的・条件・順序を決めた計画書。効率的な実施を支えます。
条件設定
振幅・周波数・時間など、試験条件を具体化すること。
試験規格
国際・国内の標準規格。信頼性と再現性を確保します。
IEC 60068-2-6
振動試験の方法を定める国際規格の一つ。周波数掃引や定振などを規定します。
IEC 61373
鉄道車両用機器の振動試験規格。鉄道用途の評価で用いられます。
MIL-STD-810
米軍規格の環境試験・振動試験の基準。広く産業界で参照されます。
DO-160
航空機部品の環境試験規格。振動を含む多様な試験を定めます。
DO-160G
DO-160規格の最新版。最新の試験条件が反映されています。
耐久試験
長時間の振動に部品が耐えられるかを評価する試験。長寿命設計の検証に使います。
信頼性試験
故障の可能性を低減するための耐久・信頼性評価の総称。
品質保証
試験を通じて製品の品質を担保する活動。ボトムラインの信頼性を高めます。
安全対策
試験実施時の事故防止・安全管理のための措置。
ポート
試験結果をまとめた公式な報告書。結論と推奨を含みます。
振動データ
取得した振動の生データ。後処理で解析されます。
モニタリング
試験中のリアルタイム監視。異常検知にも用います。
アクチュエータ
振動を発生させる駆動部。シェーカーの駆動源となります。
固定具の設計
試験体を固定する治具の設計要素。強度・振動時の安定性を左右します。
モーダルモード
振動モードの具体的な形状・分布を指す用語。

振動試験の関連用語

振動試験
機械部品や製品の耐久性や機能を、実運用時の振動環境を模擬して評価する試験全般です。
加振機/振動台
振動を発生させる装置で、試験対象を搭載して周波数・振幅を制御します。
正弦振動試験
一定の周波数で規定された振幅の振動を繰り返し適用する試験です。
乱雑振動試験
複数の周波数を同時にランダムに組み合わせて加振し、実環境に近い条件を再現します。
正弦波掃引試験
周波数を時間とともに連続的に変化させ、共振点の特性を調べる方法です。
周波数掃引
周波数を連続的に変える一般的な掃引方法です。
Sine-on-Random(正弦-乱雑振動)
正弦振動と乱雑振動を同時に組み合わせ、効率的に共振と疲労を評価する手法です。
衝撃試験
短時間で大きな荷重変化を与え、衝撃耐性や部品の破損しやすさを評価します。
部品レベル振動試験
部品単体で行う振動試験、安定性・疲労を分離して評価します。
組立品振動試験
製品を組み立てた状態で行う振動試験、実機に近い条件を再現します。
入力波形
試験で用いる波形の形状やパターン(正弦、乱雑、バーストなど)を指します。
振幅
振動の最大変位・加速度の大きさを表す指標です。
ピーク加速度
振動中に測定される最大瞬時加速度のこと。
RMS加速度
時間平均の二乗平均として算出される、振動の平均的な強さの指標です。
加速度
単位時間あたりの速度変化を表す量。振動入力の基本単位として使われます。
速度
振動の速度成分。移動の速さを表します。
変位
振動によって物体が動く距離のこと。
自然周波数/自立周波数
構造物が自由振動する際の固有周波数です。
共振
自然周波数付近で振幅が大きくなる現象。
減衰/ダンピング/ダンピング比
振動が時間とともに衰える程度を示す指標。
共振検索/共振点検
試験中に共振点を探す作業。
入力条件/試験条件
周波数範囲、振幅、波形、持続時間など試験の設定全般。
振動入力レベル
試験での加振の強さを表す指標。
振動疲労/振動疲労試験
長時間の振動によって部品が疲労破壊する現象を評価します。
疲労寿命評価
振動下での部品の寿命を推定する評価方法。
パワースペクトル密度(PSD)
乱雑振動の周波数ごとのエネルギー分布を表す指標。
FFT/フーリエ変換
時系列データを周波数成分に分解する解析手法。
測定系/センサ
加速度計、力計などの測定機器と周辺機器を含む系。
加速度計
加速度を測定するセンサ。
力計/荷重センサ
力(荷重)を測定するセンサ。
治具/固定治具
試験品を固定して測定精度を保つ道具。
データロギング
振動データを継続的に記録する手法。
データ解析
収集したデータをPSD、FFT、時系列などで解析する作業。
試験規格/規格
適用する国際・国内の標準規格やガイドライン。
IEC 60068-2-6
正弦振動試験の代表的な規格。
IEC 60068-2-64
乱雑振動試験の代表的な規格。
MIL-STD-810
米軍の環境試験規格。振動試験を含む広範な試験要件。
MIL-STD-883
半導体部品の振動試験などに用いられる軍用規格。
JIS C 60068-2-6
日本工業規格の正弦振動試験規定。
JIS C 60068-2-64
日本工業規格の乱雑振動試験規定。
ISO 16750-4/自動車用電装機器の振動試験
自動車用機器の振動試験に関する規格のひとつ。
再現性
同一条件で同じ結果を得られる安定性のこと。
校正/キャリブレーション
測定機器の精度を保証するための基準合わせ作業。

振動試験のおすすめ参考サイト


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