Environmental testing - Part 2-80: Tests - Test Fi: Vibration - Mixed mode

IEC 60068-2-80:2005 Intended for general application for testing specimens when simulation is required of vibration excitation of a complex and mixed nature. The purpose of the test is to demonstrate the adequacy of the specimen to resist the specified mixed mode excitation without unacceptable degradation of its functional and/or structural performance. It is particularly useful for tailoring mixed mode environments where measured data are available for the real life environment. The test also helps reveal the accumulated effects of stress induced by random vibration, mixed with sine and/or random, and the resulting mechanical weakness and degradation in specified performances, and to use this information, in conjunction with the relevant specification, to assess the acceptability of specimens. In some cases, this standard may also be used to demonstrate the mechanical robustness of specimens. This standard is applicable to specimens which may be subjected to vibration of a random and/or a combination of random and deterministic nature resulting from transportation or real life environments, for example in aircraft, space vehicles and for items in their transportation container when the latter may be considered as part of the specimen itself. Although primarily intended for electrotechnical specimens, this standard is not restricted to such specimens and may be used in other fields where desired.

Essais d'environnement - Partie 2-80: Essais - Essai Fi: Vibration - Mode mixte

IEC 60068-2-80:2005 Destinée à une application générale aux essais des spécimens lorsqu'une simulation d'excitation de vibrations complexes et mixtes est nécessaire. L'objectif de l'essai est de prouver l'adéquation du spécimen à résister aux excitations spécifiées en mode mixte sans provoquer de dégradation inacceptable de ses performances fonctionnelles et/ou structurelles. Cet essai est particulièrement utile pour adapter des environnements en mode mixte à l'environnement réel lorsque les données mesurées sont disponibles. L'essai permet également de révéler les effets accumulés des contraintes induites par les vibrations aléatoires, combinées sinus et/ou bruit, ainsi que la faiblesse et la dégradation mécaniques qui en résultent au niveau de la performance spécifiée, et d'utiliser ces informations associées aux spécifications particulières pour évaluer l'acceptabilité des spécimens. Dans certains cas, la présente norme peut également servir à prouver la robustesse mécanique des spécimens. La présente norme s'applique à des spécimens qui peuvent être soumis à des vibrations aléatoires et/ou à une combinaison de vibrations aléatoires et déterministes dues à l'environnement de transport ou à l'environnement réel, par exemple dans les avions ou les véhicules spatiaux ou dans les éléments du conteneur de transport lorsque celui-ci est considéré comme partie intégrante du spécimen. Bien qu'elle soit principalement destinée aux spécimens électrotechniques, la présente norme ne se limite pas à ces derniers et peut être utilisée dans d'autres domaines le cas échéant.

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Status
Published
Publication Date
11-May-2005
Current Stage
PPUB - Publication issued
Start Date
12-May-2005
Completion Date
12-May-2005
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IEC 60068-2-80:2005 - Environmental testing - Part 2-80: Tests - Test Fi: Vibration - Mixed mode
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NORME CEI
INTERNATIONALE
IEC
60068-2-80
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2005-05
PUBLICATION FONDAMENTALE DE SÉCURITÉ
BASIC SAFETY PUBLICATION
Essais d’environnement –
Partie 2-80:
Essais – Essai Fi: Vibration – Mode mixte
Environmental testing –
Part 2-80:
Tests – Test Fi: Vibration – Mixed mode
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 60068-2-80:2005
---------------------- Page: 1 ----------------------
THIS PUBLICATION IS COPYRIGHT PROTECTED
Copyright © 1993 IEC, Geneva, Switzerland

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NORME CEI
INTERNATIONALE
IEC
60068-2-80
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2005-05
BASIC SAFETY PUBLICATION
PUBLICATION FONDAMENTALE DE SÉCURITÉ
Essais d’environnement –
Partie 2-80:
Essais – Essai Fi: Vibration – Mode mixte
Environmental testing –
Part 2-80:
Tests – Test Fi: Vibration – Mixed mode
CODE PRIX
Commission Electrotechnique Internationale
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International Electrotechnical Commission
МеждународнаяЭлектротехническаяКомиссия
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---------------------- Page: 3 ----------------------
– 2 – 60068-2-80  CEI:2005
SOMMAIRE

AVANT-PROPOS....................................................................................................................6

INTRODUCTION...................................................................................................................10

1 Domaine d'application ....................................................................................................12

2 Références normatives...................................................................................................12

3 Termes et définitions ......................................................................................................14

4 Exigences pour l’essai....................................................................................................24

4.1 Généralités............................................................................................................24

4.2 Mouvement de base ..............................................................................................24

4.3 Mouvement de l'axe transversal ............................................................................24

4.4 Fixation .................................................................................................................26

4.5 Systèmes de mesure .............................................................................................26

5 Exigences pour les essais en mode mixte ......................................................................28

5.1 Tolérances de vibration – Bruit..............................................................................30

5.2 Tolérances de vibration – Sinus ............................................................................36

5.3 Stratégie de contrôle .............................................................................................38

5.4 Etude de la réponse aux vibrations........................................................................40

6 Sévérités ........................................................................................................................40

6.1 Vibrations aléatoires bande large ..........................................................................42

6.2 Bandes étroites aléatoires .....................................................................................42

6.3 Profils du balayage sinus ......................................................................................44

7 Préconditionnement........................................................................................................46

8 Mesures initiales ............................................................................................................46

9 Essais ............................................................................................................................46

9.1 Généralités............................................................................................................46

9.2 Etude initiale de la réponse aux vibrations ............................................................48

9.3 Faible excitation pour l'égalisation avant l'essai ....................................................50

9.4 Essai de vibrations en mode mixte ........................................................................50

9.5 Etude finale de la réponse aux vibrations ..............................................................52

10 Mesures intermédiaires ..................................................................................................52

11 Rétablissement...............................................................................................................52

12 Mesures finales ..............................................................................................................52

13 Informations à fournir dans la spécification particulière...................................................52

14 Informations à fournir dans le rapport d'essai .................................................................54

Annexe A (informative) Informations générales sur le mode mixte .......................................58

Annexe B (informative) Guide ..............................................................................................70

Bibliographie.........................................................................................................................82

---------------------- Page: 4 ----------------------
60068-2-80  IEC:2005 – 3 –
CONTENTS

FOREWORD...........................................................................................................................7

INTRODUCTION...................................................................................................................11

1 Scope.............................................................................................................................13

2 Normative references .....................................................................................................13

3 Terms and definitions .....................................................................................................15

4 Requirements for testing ................................................................................................25

4.1 General .................................................................................................................25

4.2 Control systems ....................................................................................................25

4.3 Basic motion .........................................................................................................25

4.4 Cross axis motion..................................................................................................25

4.5 Mounting ...............................................................................................................27

4.6 Measuring systems................................................................................................27

5 Requirements for testing mixed mode.............................................................................29

5.1 Vibration tolerances – Random..............................................................................31

5.2 Vibration tolerances – Sine....................................................................................37

5.3 Control strategy.....................................................................................................39

5.4 Vibration response investigation............................................................................41

6 Severities .......................................................................................................................41

6.1 Broadband random vibration..................................................................................43

6.2 Random narrowbands ...........................................................................................43

6.3 Sine tones .............................................................................................................45

7 Preconditioning ..............................................................................................................47

8 Initial measurements ......................................................................................................47

9 Testing ...........................................................................................................................47

9.1 General .................................................................................................................47

9.2 Initial vibration response investigation ...................................................................49

9.3 Low-level excitation for equalization prior to testing...............................................51

9.4 Mixed mode testing ...............................................................................................51

9.5 Final vibration response investigation....................................................................53

10 Intermediate measurements ...........................................................................................53

11 Recovery........................................................................................................................53

12 Final measurements .......................................................................................................53

13 Information to be given in the relevant specification .......................................................53

14 Information to be given in the test report ........................................................................55

Annex A (informative) Mixed mode general information........................................................59

Annex B (informative) Guidance...........................................................................................71

Bibliography..........................................................................................................................83

---------------------- Page: 5 ----------------------
– 4 – 60068-2-80  CEI:2005

Figure 1 – Limites pour la densité spectrale d'accélération (voir également 5.1.1) ...............28

Figure 2 – Excitation stochastique, représentation de l'écrêtage du signal et de la

densité de probabilité gaussienne (normale) .........................................................................30

Figure 3 – Exactitude statistique de la densité spectrale d'accélération en fonction des

degrés de liberté pour différents niveaux de confiance..........................................................32

Figure 4 – Distribution (densité de probabilité) des signaux sinus, sinus sur bruit et

aléatoire ...............................................................................................................................34

Figure 5 – Vitesse de balayage sinusoïdale recommandée en tant que fonction du

rapport de puissance en sinus sur bruit dépendant de E ..................................................46

sor

Figure A.1 – Sinus à 160 Hz .................................................................................................62

Figure A.2 – Sinus à 380 Hz .................................................................................................64

Figure A.3 – Autocorrélation – Sinus à 160 Hz......................................................................64

Tableau A.1 – Détermination d'une onde sinusoïdale par calcul APD....................................66

Tableau A.2 – Détermination d'une onde sinusoïdale par calcul d'autocorrélation .................68

---------------------- Page: 6 ----------------------
60068-2-80  IEC:2005 – 5 –

Figure 1 – Boundaries for acceleration spectral density (see also 5.1.1) ..............................29

Figure 2 – Stochastical excitation, representation of signal clipping and Gaussian

(normal) probability...............................................................................................................31

Figure 3 – Statistical accuracy of acceleration spectral density versus degrees of

freedom for different confidence levels .................................................................................33

Figure 4 – Distribution (probability density) of sine, sine-on-random and random signals ......35

Figure 5 – Recommended sinusoidal sweep rate as a function of power ratio for sine

on random depending on E ..............................................................................................47

sor

Figure A.1 – Sine at 160 Hz ..................................................................................................63

Figure A.2 – Sine at 380 Hz ..................................................................................................65

Figure A.3 – Auto correlation – Sine at 160 Hz .....................................................................65

Table A.1 – Determination of sine wave with APD calculation ...............................................67

Table A.2 – Determination of sine wave with autocorrelation calculation ...............................69

---------------------- Page: 7 ----------------------
– 6 – 60068-2-80 © CEI:2005
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
ESSAIS D'ENVIRONNEMENT –
Partie 2-80: Essais – Essai Fi: Vibration – Mode mixte
AVANT-PROPOS

1) La Commission Electrotechnique Internationale (CEI) est une organisation mondiale de normalisation

composée de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a

pour objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les

domaines de l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI – entre autres activités – publie des Normes

internationales, des Spécifications techniques, des Rapports techniques, des Spécifications accessibles au

public (PAS) et des Guides (ci-après dénommés "Publication(s) de la CEI"). Leur élaboration est confiée à des

comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le sujet traité peut participer. Les

organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent

également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO),

selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.

2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure

du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux de la CEI

intéressés sont représentés dans chaque comité d’études.

3) Les Publications de la CEI se présentent sous la forme de recommandations internationales et sont agréées

comme telles par les Comités nationaux de la CEI. Tous les efforts raisonnables sont entrepris afin que la CEI

s'assure de l'exactitude du contenu technique de ses publications; la CEI ne peut pas être tenue responsable

de l'éventuelle mauvaise utilisation ou interprétation qui en est faite par un quelconque utilisateur final.

4) Dans le but d'encourager l'uniformité internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent, dans toute la

mesure possible, à appliquer de façon transparente les Publications de la CEI dans leurs publications

nationales et régionales. Toutes divergences entre toutes Publications de la CEI et toutes publications

nationales ou régionales correspondantes doivent être indiquées en termes clairs dans ces dernières.

5) La CEI n’a prévu aucune procédure de marquage valant indication d’approbation et n'engage pas sa

responsabilité pour les équipements déclarés conformes à une de ses Publications.

6) Tous les utilisateurs doivent s'assurer qu'ils sont en possession de la dernière édition de cette publication.

7) Aucune responsabilité ne doit être imputée à la CEI, à ses administrateurs, employés, auxiliaires ou

mandataires, y compris ses experts particuliers et les membres de ses comités d'études et des Comités

nationaux de la CEI, pour tout préjudice causé en cas de dommages corporels et matériels, ou de tout autre

dommage de quelque nature que ce soit, directe ou indirecte, ou pour supporter les coûts (y compris les frais

de justice) et les dépenses découlant de la publication ou de l'utilisation de cette Publication de la CEI ou de

toute autre Publication de la CEI, ou au crédit qui lui est accordé.

8) L'attention est attirée sur les références normatives citées dans cette publication. L'utilisation de publications

référencées est obligatoire pour une application correcte de la présente publication.

9) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Publication de la CEI peuvent faire

l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour

responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.

La Norme internationale CEI 60068-2-80 a été établie par le comité d'études 104 de la CEI:

Conditions, classification et essais d'environnement.
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
104/363/FDIS 104/368/RVD

Le rapport de votre indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote

ayant abouti à l'approbation de cette norme.
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 2.

Elle a le statut d’une publication fondamentale de sécurité conformément au Guide CEI 104.

---------------------- Page: 8 ----------------------
60068-2-80 © IEC:2005 – 7 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
ENVIRONMENTAL TESTING –
Part 2-80: Tests – Test Fi: Vibration – Mixed mode
FOREWORD

1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising

all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote

international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To

this end and in addition to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications,

Technical Reports, Publicly Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as “IEC

Publication(s)”). Their preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested

in the subject dealt with may participate in this preparatory work. International, governmental and non-

governmental organizations liaising with the IEC also participate in this preparation. IEC collaborates closely

with the International Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by

agreement between the two organizations.

2) The formal decisions or agreements of IEC on technical matters express, as nearly as possible, an international

consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation from all

interested IEC National Committees.

3) IEC Publications have the form of recommendations for international use and are accepted by IEC National

Committees in that sense. While all reasonable efforts are made to ensure that the technical content of IEC

Publications is accurate, IEC cannot be held responsible for the way in which they are used or for any

misinterpretation by any end user.

4) In order to promote international uniformity, IEC National Committees undertake to apply IEC Publications

transparently to the maximum extent possible in their national and regional publications. Any divergence

between any IEC Publication and the corresponding national or regional publication shall be clearly indicated in

the latter.

5) IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any

equipment declared to be in conformity with an IEC Publication.

6) All users should ensure that they have the latest edition of this publication.

7) No liability shall attach to IEC or its directors, employees, servants or agents including individual experts and

members of its technical committees and IEC National Committees for any personal injury, property damage or

other damage of any nature whatsoever, whether direct or indirect, or for costs (including legal fees) and

expenses arising out of the publication, use of, or reliance upon, this IEC Publication or any other IEC

Publications.

8) Attention is drawn to the Normative references cited in this publication. Use of the referenced publications is

indispensable for the correct application of this publication.

9) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this IEC Publication may be the subject of

patent rights. IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

International Standard IEC 60068-2-80 has been prepared by IEC technical committee 104:

Environmental conditions, classification and methods of test.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
104/363/FDIS 104/368/RVD

Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on

voting indicated in the above table.

This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 2.

It has the status of a basic safety publication in accordance with IEC Guide 104.

---------------------- Page: 9 ----------------------
– 8 – 60068-2-80  CEI:2005

Cette norme constitue la Partie 2-80 de la CEI 60068 qui comportent les parties principales

suivantes, présentées sous le titre général Essais d'environnement:
Partie 1: Généralités et guide
Partie 2: Essais
Partie 3: Documentation d'accompagnement et guide
Partie 4: Renseignements destinés aux rédacteurs de spécification
Partie 5: Guide pour la rédaction des méthodes d'essais

Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant la date de

maintenance indiquée sur le site web de la CEI sous «http://webstore.iec.ch» dans les

données relatives à la publication recherchée. A cette date, la publication sera
• reconduite;
• supprimée;
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.
---------------------- Page: 10 ----------------------
60068-2-80  IEC:2005 – 9 –

This standard forms Part 2-80 of IEC 60068 which consists of the following major parts, under

the general title Environmental testing:
Part 1: General and guidance
Part 2: Tests
Part 3: Supporting documentation and guidance
Part 4: Information for specification writers
Part 5: Guide to drafting of test methods

The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until

the maintenance result date indicated on the IEC web site under "http://webstore.iec.ch" in

the data related to the specific publication. At this date, the publication will be

• reconfirmed;
• withdrawn;
• replaced by a revised edition, or
• amended.
---------------------- Page: 11 ----------------------
– 10 – 60068-2-80  CEI:2005
INTRODUCTION

La présente méthode d'essais de vibrations en mode mixte exige l'asservissement numérique

des vibrations aléatoires large bande et des techniques associées à la combinaison de

vibrations sinusoïdales et/ou de vibrations aléatoires bande étroite spécifiées sur une base

aléatoire bande large.

La présente norme est destinée à une application générale aux composants, matériel et

autres produits, désignés ci-après «spécimens», lorsqu'une simulation des réponses à bande

large de nature complexe est nécessaire pour les spécimens.

La méthode d'essai est principalement basée sur l'utilisation d'un générateur de vibrations

servo-hydraulique ou électrodynamique relié à un système asservi informatisé fonctionnant

comme un système d'essais de vibrations.

Il est important de souligner que les essais en mode mixte exigent toujours un certain niveau

d'expertise technique et il est recommandé que le fournisseur comme l'acheteur soient

informés. L'auteur de la spécification concernée est censé sélectionner la procédure d'essai

et les valeurs de sévérité adaptées au spécimen et à son utilisation.
---------------------- Page: 12 ----------------------
60068-2-80  IEC:2005 – 11 –
INTRODUCTION

This method for mixed mode vibration testing requires the digital control of broadband random

vibrations and techniques associated with the combination of sinusoidal vibration and/or

specified narrowband random with a broadband random background.

This standard is intended for general application to components, equipment and other

products, hereinafter referred to as ”specimens”, when simulation is required of broadband

responses of a complex nature for the specimens.

The test method is based primarily on the use of an electrodynamic or a servo-hydraulic

vibration generator with an associated computer based control system used as a vibration

testing system.

It is emphasized that mixed mode testing always demands a certain degree of engineering

judgement and both supplier and purchaser should be fully aware of this fact. The writer

of the relevant specification is expected to select the testing procedure and the values of

severity appropriate to the specimen and its use.
---------------------- Page: 13 ----------------------
– 12 – 60068-2-80  CEI:2005
ESSAIS D'ENVIRONNEMENT –
Partie 2-80: Essais – Essai Fi: Vibration – Mode mixte
1 Domaine d'application

La présente partie de la CEI 60068 est destinée à une application générale aux essais des

spécimens lorsqu'une simulation d'excitation de vibrations complexes et mixtes est

nécessaire.
L'objectif de l'essai est de
...

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