فهم اختبار الصدمات
التعريف: ما هو اختبار الصدمة؟
اختبار الصدمة (يُسمى أيضًا اختبار التأثير أو اختبار المطرقة) هو تقنية تجريبية بسيطة لتحديد الترددات الطبيعية and التخميد خصائص الهياكل أو الآلات عن طريق ضربها بمطرقة (مجهزة أو غير مزودة بأدوات) وقياس النتيجة اهتزاز حر الرد مع accelerometers. يثير التأثير جميع الأوضاع الهيكلية في وقت واحد، و تحليل تحويل فورييه السريع يكشف رد الفعل عن الترددات الطبيعية على شكل قمم في طيف التردد.
اختبار الصدمات هو الطريقة الأكثر عملية للميدان الاختبار النموذجي لأنه لا يتطلب سوى مطرقة ومحلل اهتزازات - لا يتطلب هزازات باهظة الثمن أو إعدادات معقدة. يُستخدم على نطاق واسع لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها صدى المشاكل، التحقق الرنينات الهيكلية, والتأكد من أن الترددات التشغيلية تتمتع بفصل كافٍ عن الترددات الطبيعية.
المعدات المطلوبة
مطرقة التأثير
مطرقة آلية (مفضلة)
- يقيس محول القوة الموجود في رأس المطرقة قوة التأثير
- تمكين دالة النقل الحساب (الاستجابة/القوة)
- النتائج الكمية
- التكلفة: $500-3000
غير مُؤتمت (بسيط)
- مطرقة عادية، أو مطرقة مطاطية، أو حتى مطرقة يدوية
- تم قياس الاستجابة فقط (وليس القوة)
- تحديد التردد النوعي
- مناسب للعديد من التطبيقات الميدانية
- مجاني أو منخفض التكلفة
قياس الاستجابة
- مقياس التسارع عند نقطة الاستجابة
- متصل بمحلل الاهتزاز أو جهاز اكتساب البيانات
- القدرة على تحليل FFT مطلوبة
تحليل
- تحويل فورييه السريع لإشارة الاستجابة
- القمم = الترددات الطبيعية
- عرض الذروة = مؤشر التخميد
إجراء الاختبار
اختبار النتوء الأساسي
- إرفاق مقياس التسارع: عند نقطة قياس الاستجابة
- إعداد المحلل: وضع FFT، نطاق التردد المناسب
- هيكل الإضراب: تأثير قوي بالمطرقة
- استجابة الالتقاط: تسجيل رنين الاهتزاز
- يكرر: تأثيرات متعددة للمتوسط (3-10 نموذجية)
- تحليل: يُظهر FFT قمم التردد الطبيعية
الاختبار المتقدم
- نقاط استجابة متعددة لتحديد شكل الوضع
- مطرقة مُجهزة لوظائف النقل الكمي
- التماسك التحليل للتحقق من جودة البيانات
- حساب دالة استجابة التردد (FRF)
التطبيقات
تحديد الرنين
التطبيق الأكثر شيوعا:
- تحديد الترددات الطبيعية للهيكل
- مقارنة بترددات التشغيل (1×، 2×، مرور الشفرة، وما إلى ذلك)
- تحديد ما إذا كان الرنين يسبب اهتزازًا عاليًا
- استراتيجيات تعديل الدليل
التشخيص الهيكلي
- تحديد المكونات الضعيفة أو المرنة
- تحديد الموقع مرتخي أو الهياكل المتشققة
- تقييم صلابة الأساس أو التركيب
- مقارنة قبل/بعد للتحقق من صحة التعديل
الاختبار النموذجي
- تحديد الترددات الطبيعية وأشكال الوضع والتخميد
- التحقق من صحة نماذج العناصر المحدودة
- تحسين التصميم الهيكلي
تفسير
تحديد الترددات الطبيعية
- قمم طيف استجابة التأثير = الترددات الطبيعية
- قمم حادة = تخميد منخفض (مشكلة رنين محتملة)
- قمم عريضة = تخميد عالي (رنين أقل أهمية)
- قمم متعددة = أوضاع متعددة
تقييم مخاطر الرنين
- إذا كان التردد الطبيعي يتطابق مع تردد التشغيل (±20%) → خطر الرنين
- إذا تم الفصل جيدًا (>30% الفرق) → آمن
- يشير ارتفاع الذروة إلى إمكانية التضخيم
تقدير التخميد
- قياس عرض الذروة عند نصف الارتفاع الأقصى
- حساب نسبة التخميد من النطاق الترددي
- أو من معدل الاضمحلال في المجال الزمني
المزايا
بساطة
- الحد الأدنى من المعدات المطلوبة
- الإعداد السريع (بالدقائق)
- لا حاجة للطاقة للإثارة
- أداء في أي مكان وفي أي وقت
إثارة النطاق العريض
- التأثير يثير نطاق تردد واسع في وقت واحد
- تم تحديد جميع الأوضاع في اختبار واحد
- أسرع من طرق الجيب المكنسة
التطبيق العملي الميداني
- لا يوجد معدات كبيرة لنقلها
- يعمل على الآلات المثبتة
- سريع بما يكفي لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها بشكل روتيني
القيود
القدرة على التكرار
- تختلف قوة التأثير بين الضربات
- يساعد حساب متوسط التأثيرات المتعددة
- توفر المطرقة المجهزة قوة ثابتة
طيف القوة
- يعتمد طيف التأثير على كتلة المطرقة وصلابة الطرف
- نصيحة ناعمة: المزيد من المحتوى منخفض التردد
- نصيحة صعبة: المزيد من المحتوى عالي التردد
- قد لا يثير جميع الترددات بالتساوي
مستويات القوة المنخفضة
- لا يمكن الاختبار في ظل ظروف القوة العالية
- قد لا تكون اللاخطية مثيرة
- غير مناسب لاختبار الاستجابة عالية المستوى
اختبار النتوءات تقنية بسيطة وفعّالة لتحديد الترددات والرنينات الطبيعية للهياكل باستخدام مطرقة ومحلل اهتزازات فقط. ونظرًا لإمكانية تطبيقها ميدانيًا، فهي أداة أساسية لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها، وتشخيص مشاكل الرنين، والتحقق من صحة التعديلات الهيكلية، وإجراء مسوحات سريعة للنماذج دون الحاجة إلى معدات اختبار متخصصة.