Pochopení bump testování
Definice: Co je to bump test?
Zkouška nárazem (nazývané také rázové testování nebo kladivové testování) je jednoduchá experimentální technika pro identifikaci přirozené frekvence a tlumení vlastnosti konstrukcí nebo strojů úderem kladiva (s přístroji či bez něj) a měřením výsledných volné vibrace odpověď s akcelerometry. Náraz vyvolává současně všechny strukturální módy a Analýza rychlé převodu (FFT) odezvy odhaluje vlastní frekvence jako vrcholy v frekvenční spektrum.
Zkoušky nárazem jsou nejpraktičtější metodou pro použití v terénu modální testování protože vyžaduje pouze kladivo a analyzátor vibrací – žádné drahé vibrační přístroje ani složité nastavení. Je hojně používán k řešení problémů rezonance problémy, ověřování strukturální rezonance, a potvrzení, že provozní frekvence mají dostatečné oddělení od vlastních frekvencí.
Požadované vybavení
Rázové kladivo
Instrumentované kladivo (preferováno)
- Snímač síly v hlavě kladiva měří sílu nárazu
- Umožňuje přenosová funkce výpočet (odezva/síla)
- Kvantitativní výsledky
- Cena: $500-3000
Neinstrumentované (jednoduché)
- Běžné kladivo, gumová palice nebo dokonce ruční úder
- Měří se pouze odezva (ne síla)
- Kvalitativní identifikace frekvence
- Vhodné pro mnoho terénních aplikací
- Zdarma nebo za nízkou cenu
Měření odezvy
- Akcelerometr v bodě odezvy
- Připojeno k analyzátoru vibrací nebo k sběru dat
- Vyžaduje se schopnost FFT analýzy
Analýza
- FFT odpovědního signálu
- Vrcholy = vlastní frekvence
- Šířka píku = indikátor tlumení
Zkušební postup
Základní bump test
- Připojení akcelerometru: V bodě měření odezvy
- Nastavení analyzátoru: Režim FFT, příslušný frekvenční rozsah
- Struktura stávky: Silný úder kladivem
- Odpověď na zachycení: Zaznamenání vibračního vyzvánění
- Opakovat: Vícenásobné dopady pro průměrování (typicky 3–10)
- Analyzovat: FFT vykazuje vrcholy vlastní frekvence
Pokročilé testování
- Více bodů odezvy pro určení tvaru módu
- Instrumentované kladivo pro kvantitativní přenosové funkce
- Soudržnost analýza pro ověření kvality dat
- Výpočet frekvenční odezvy (FRF)
Aplikace
Identifikace rezonance
Nejběžnější aplikace:
- Určete vlastní frekvence struktury
- Porovnejte s provozními frekvencemi (1×, 2×, průchod lopatky atd.)
- Zjistěte, zda rezonance způsobuje vysoké vibrace
- Strategie úpravy průvodce
Strukturální diagnostika
- Identifikujte slabé nebo flexibilní komponenty
- Lokalizovat volný nebo prasklých konstrukcí
- Posouzení tuhosti základů nebo montáže
- Porovnání před/po pro validaci modifikace
Modální testování
- Určete vlastní frekvence, tvary módů, tlumení
- Ověření modelů konečných prvků
- Optimalizace konstrukčního návrhu
Výklad
Identifikace přirozených frekvencí
- Vrcholy ve spektru odezvy na náraz = vlastní frekvence
- Ostré vrcholy = nízké tlumení (potenciální problém s rezonancí)
- Široké vrcholy = vysoké tlumení (rezonance méně kritická)
- Více vrcholů = více módů
Posouzení rizika rezonance
- Pokud se vlastní frekvence shoduje s provozní frekvencí (±20%) → riziko rezonance
- Pokud je dobře odděleno (rozdíl > 30%) → bezpečné
- Výška píku indikuje potenciál amplifikace
Odhad tlumení
- Změřte šířku píku v polovině maximální výšky
- Vypočítejte tlumící poměr z šířky pásma
- Nebo z rychlosti rozpadu v časové doméně
Výhody
Jednoduchost
- Minimální potřebné vybavení
- Rychlé nastavení (minuty)
- Pro buzení není potřeba žádný výkon
- Vystupujte kdekoli a kdykoli
Širokopásmové buzení
- Náraz současně vybuzuje široký frekvenční rozsah
- Všechny režimy identifikované v jednom testu
- Rychlejší než metody s rozmítaným sinusovým signálem
Praktičnost v terénu
- Žádné velké vybavení k přepravě
- Práce na instalovaných strojích
- Dostatečně rychlý pro běžné odstraňování problémů
Omezení
Opakovatelnost
- Síla nárazu se mezi údery mění
- Průměrování více dopadů pomáhá
- Přístrojové kladivo poskytuje konzistentní sílu
Silové spektrum
- Spektrum nárazu závisí na hmotnosti kladiva a tvrdosti hrotu
- Měkký hrot: více nízkofrekvenčního obsahu
- Důležitá rada: více vysokofrekvenčního obsahu
- Nemusí excitovat všechny frekvence stejně
Nízké úrovně síly
- Nelze testovat za podmínek vysoké síly
- Nelinearity nemusí být buzeny
- Není vhodné pro testování odezvy na vysoké úrovni
Zkouška nárazem je jednoduchá, ale účinná technika pro identifikaci strukturálních vlastních frekvencí a rezonancí pouze s použitím kladiva a analyzátoru vibrací. Díky své praktičnosti pro terénní použití je nezbytným nástrojem pro řešení problémů s rezonancí, ověřování strukturálních úprav a provádění rychlých modálních průzkumů bez specializovaného testovacího vybavení.