3.5 机械力学类试验
机械力学试验主要包括振动、冲击、碰撞、跌落、弹跳、摇摆、噪声、恒定加速、堆码、模拟运输等。
3.5.1 振动
现实生活中无论是产品的生产、运输和使用都会出现存在振动环境，另外还有很多产品本身自带产生振动。振动应力会对产品的结构或部件产品破坏，当然更多地还会积累疲劳。
振动试验可以用来模拟振动环境来验证产品的强度是否满足要求。另外还可以通过振动试验来寻找产品的共振频率，通过产品共振频率的调整可以有效避免产品在特定振动环境下的损害。
失效机理
振动会导致产品发生位移，位移导致结构疲劳、磨损、变形、碰撞或者断裂。
一旦结构产生变形会造成结构的碰撞、摩擦或者断裂、这样会导致产品发生物理损坏，从而无法进行修复，这些通常都是由于产品的强度不足引起的。一般产品的强度可以满足要求，所以我们所见到的失效大多由于疲劳引起，振动是导致疲劳产品的主要原因之一。
振动导致的失效如下：
结构性损坏：这种破坏包括组成产品的各构件产生变形、弯曲裂纹、断裂以及疲劳损坏等。
工作性能失灵：这种破坏一般指在振动的影响下，系统造成不稳定性能变差，有些系统甚至不能工作，例如电气短路、导线磨损、电气接触异常、光学性能失调等。
工艺性能破坏：这种破坏一般指产品的连接件松动，密封失效、轴承磨损、焊点脱焊、螺钉松动，印刷板插脚接触不良等。
试验标准
振动试验主要参考IEC60068-2-6(GB/T2423.10)，IEC60068-2-57(GB/T2423.48)，IEC60068-2-59(GB/T2423.49),IEC60068-2-64(GB/T2423.56),MIL-STD-810G Method 514,ISTA系列，ASTM D4169 ASTM D7386等标准。
针对包装类的振动试验，一般参考ISTA标准，部分重大货箱船运条件、空运条件也可以参考ASTM系列
正弦扫频试验
正弦试验是从低频往高频以固定能量、连接的频率和适度的扫描速率进行扫描，以激发试验样品的共振为主要目的。找到结构、部件的共振频率点，同时作为共振定频试验的输入点。
正弦试验分为两种试验：线性扫描和对数扫描，一般线性扫描用作进行共振频率搜索比较合适，用对数扫频进行疲劳耐久比较合适。目前绝大多数企业是以对数扫描进行试验。以下为标准推荐值：
定频试验
在于测试件是否能适应长期共振环境下的能力。
从正弦扫频中找到共振振动点，并加以分析，选择最大共振动点或出现次数较多的频点用作驻留。
随机振动试验
对大多数的振动环境来说，自然或者人为产生的振动都是为随机波存在居多。如浪、潮流、风、地震以及产品的整个运输过程等等产生的振动，都是随机振动。若能在振动试验中模拟出现实产品所碰到的随机振动环境，那就可以用随机振动的来对样品进行验证，测试效率为远超正弦振动，且不易发生正弦扫描式所产生过应力或应力残留等不良影响。
随机振动试验的谱值来源，都是通过大量的数据进行采取整合，经过很多路谱的数据采集才能够得出来的数据。实际的运输场景中，不单单只有振动的数据，还有许多其它的机械力学应力场景，所以，单从采集的数据进行剥离区分，就是一项复杂繁琐的工作。
下图为ASTM4169-14推荐的随机振动谱图。
3.5.2 碰撞冲击
碰撞
样品在运输和使用过程中经常遇到的、重复的、严酷等级较低的冲击现象。碰撞试验对样品的损害主要表现为累计损伤。
一般产品如果发往发展中国家，或者是城市化较低、交通条件较差的地区，碰撞是强烈需要进行的试验。
失效机理
当产品受到持续的碰撞后，可以参考材料的低周疲劳，包装在每次碰撞过程中包装或者产品会发生变形，一旦累积到一个量级就会造成质变，从而导致包装或者产品发生失效。
一般失效：电路板器件开裂或脱落、产品发生结构变形或开裂、包装破损。
冲击
主要模拟样品在运输和使用过程中偶然遇到的、不重复的严酷等级较高的冲击现象。冲击试验对样品的损坏主要表现为强度损坏。
当产品发生跌落或者碰撞时都会产生冲击应力，从而可能对产品的结构产生破坏。可以是产品带包装和不带包装两种情况。其中最为典型的就是半正弦波。
冲击试验对产品影响最大的就是结构强度，试验中经常出现结构的断裂，以及焊锡发生裂纹。
失效机理
当产品受到冲击后，其运动状态会产生突变并产生瞬态响应。其响应是一个高频振荡、短周期、有明显上升下降的高能量波。如果冲击响应幅值超过产品的强度，会导致产品发生损坏。
一般失效：电路板器件开裂或脱落、产品发生结构变形或开裂、材料在到物理极限而破坏。
试验标准
碰撞冲击试验的主要标准有IEC 60068-2-27(GB/T 2423.5)、IEC 60068-2-29(GB/T 2423.6)、MIL-STD-883G、EIA-364-27B等。
3.5.3 跌落
产生在整个生命周期当中会有很多跌落可能，包装运输过程的跌落可能，到客户手上后使用过程也有可能。这就要求我们对产品带包装和裸机都会进行跌落试验的验证，从而确保产品具备一定的抗跌落能力。
我们经常有看到快递公司暴力分拣，从中心到卸车到分散点再扫出库，一个快件至少要扔抛三次，这个过程就是极限包装跌落。
失效机理
当包装或者产品跌落后，其会与地面发生碰撞，从而导致包装或产品发生变形，变形到一定程度后可能会出现回弹，可都当达到破损极限时直接破裂而无法回弹。如果碰撞量级超过产品的强度，会导致产品发生损坏。跌落是一项强冲击，是验证在此跌落高度下是否已经超出了产品的极限。
跌落失效一般有：电路板器件开裂或脱落、产品发生结构变形或开裂、包装破损等。
试验标准
跌落试验标准有ISTA 系列\GB/T 4857.5\IEC 60068-2-32(GB/T2423.8)\MIL-STD-810G Method 516等，其中自由跌落和旋转跌落见下图举例。
3.5.4 地震
地震又称地动、地振动，是地壳快速释放能量过程中造成的振动，期间会产生地震波的一种自然现象。地球上板块与板块之间相互挤压碰撞，造成板块边沿及板块内部产生错动和破裂，是引起地震的主要原因。
地震时，最基本的现象是地面的连续振动，主要特征是明显的晃动。极震区的人在感到大的晃动之前，有时首先感到上下跳动。因为地震波从地内向地面传来，纵波首先到达。横波接着产生大振幅的水平方向的晃动，是造成地震灾害的主要原因。因此，通常采用振动谱来模拟地震试验。
近年来,国内外地震频发,对人们的生命和财产的安全造成了极大的损失,往往在地震发生后,灾区的设备特别是通信系统都会受到一定程度的破坏,但震后通信系统的好坏将在很大程度上影响震后抢险和生命财产的及时性和针对性,所以国内外有关通信设备的标准中,都对通信设备的抗震能力做了相关的规定和试验要求。
失效机理
地震直接灾害是地震的原生现象，如地震断层错动，以及地震波引起地面振动，所造成的灾害。主要有：地面的破坏，建筑物与构筑物的破坏，山体等自然物的破坏（如滑坡、泥石流等），海啸、地光烧伤等。
地震的失效机理同振动，对电子设备的影响主要是结构上的破坏，又可以分为永久性结构损坏和可恢复性结构损坏。
永久性结构损坏定义为任何承重部件的变形、组件和任何连接部件的故障，其典型例子为设备机柜立柱的弯曲或裂缝、底座变形或裂缝、紧固件断裂或裂缝等；可恢复性结构损坏定义为部件的错位或分离，恢复后功能又可以正常工作的，其典型例子为电路板和模块脱开、抽屉或盖子打开、门打开等。
试验标准
地震的试验标准包括GR63/EN300 019/GB5083等，以下为GR63地震试验条件的举例。
不同区域等级的地震强度
试验用规定的波形对设备进行地震测试。图5-17 所示的加速度-时间波形图, VERTEQII,合成了几种典型的地震情况,它适用于不同的建筑物和不同的土壤条件。设备的测试步骤应依照振动台上产生的合成波形所规定的运动进行。
图5-18为四个不同区域地震带下的振动频谱图。
