Forståelse af bumptestning
Definition: Hvad er en bumptest?
Bumptest (også kaldet slagprøvning eller hammerprøvning) er en simpel eksperimentel teknik til at identificere naturlige frekvenser og dæmpning karakteristika for strukturer eller maskiner ved at slå på dem med en hammer (med eller uden instrumenter) og måle den resulterende fri vibration svar med Accelerometre. Stødet exciterer alle strukturelle tilstande samtidigt, og FFT-analyse af responsen afslører naturlige frekvenser som toppe i frekvensspektrum.
Bumptestning er den mest praktiske metode til felttestning modal testning fordi det kun kræver en hammer og en vibrationsanalysator – ingen dyre rysteapparater eller kompleks opsætning. Det bruges i vid udstrækning til fejlfinding resonans problemer, verificering strukturelle resonanser, og bekræfter, at driftsfrekvenser har tilstrækkelig adskillelse fra naturlige frekvenser.
Nødvendigt udstyr
Slaghammer
Instrumenteret hammer (foretrukket)
- Krafttransducer i hammerhoved måler slagkraft
- Aktiverer overførselsfunktion beregning (respons/kraft)
- Kvantitative resultater
- Pris: $500-3000
Ikke-instrumenteret (simpel)
- Almindelig hammer, gummihammer eller endda håndslag
- Kun målt respons (ikke kraft)
- Kvalitativ frekvensidentifikation
- Velegnet til mange feltanvendelser
- Gratis eller billigt
Responsmåling
- Accelerometer ved responspunkt
- Forbundet til vibrationsanalysator eller dataopsamling
- Krævet FFT-analysekapacitet
Analyse
- FFT af responssignal
- Toppe = naturlige frekvenser
- Peakbredde = dæmpningsindikator
Testprocedure
Grundlæggende bumptest
- Fastgør accelerometer: Ved responsmålepunktet
- Opsætning af analysator: FFT-tilstand, passende frekvensområde
- Strejkestruktur: Fast slag med hammer
- Optagelsesrespons: Optag vibrationsringning
- Gentage: Flere påvirkninger for gennemsnitsmåling (typisk 3-10)
- Analysere: FFT viser naturlige frekvenstoppe
Avanceret testning
- Flere responspunkter til bestemmelse af tilstandsform
- Instrumenteret hammer til kvantitative overførselsfunktioner
- Sammenhæng analyse til at validere datakvaliteten
- Beregning af frekvensresponsfunktion (FRF)
Applikationer
Resonansidentifikation
Mest almindelige anvendelse:
- Bestem strukturens naturlige frekvenser
- Sammenlign med driftsfrekvenser (1×, 2×, bladpassage osv.)
- Identificer om resonans forårsager høj vibration
- Strategier til ændring af vejledning
Strukturel diagnose
- Identificer svage eller fleksible komponenter
- Find løs eller revnede strukturer
- Vurder fundamentets eller monteringens stivhed
- Før/efter sammenligning for modifikationsvalidering
Modal testning
- Bestem naturlige frekvenser, modeformer, dæmpning
- Valider finite element-modeller
- Optimer strukturdesign
Fortolkning
Identifikation af naturlige frekvenser
- Toppe i stødresponsspektrum = naturlige frekvenser
- Skarpe toppe = lav dæmpning (potentielt resonansproblem)
- Brede toppe = høj dæmpning (resonans mindre kritisk)
- Flere toppe = flere tilstande
Vurdering af resonansrisiko
- Hvis den naturlige frekvens matcher driftsfrekvensen (±20%) → resonansrisiko
- Hvis godt adskilt (> 30% forskel) → sikker
- Peakhøjde angiver forstærkningspotentiale
Dæmpningsestimering
- Mål topbredden ved halv maksimal højde
- Beregn dæmpningsforholdet ud fra båndbredden
- Eller fra henfaldshastighed i tidsdomænet
Fordele
Enkelhed
- Minimalt udstyr kræves
- Hurtig opsætning (minutter)
- Ingen strøm nødvendig til excitation
- Optræde hvor som helst, når som helst
Bredbåndsexcitation
- Stød udløser et bredt frekvensområde samtidigt
- Alle tilstande identificeret i en enkelt test
- Hurtigere end swept sinus-metoder
Praktisk i felten
- Intet stort udstyr at transportere
- Arbejder på installerede maskiner
- Hurtig nok til rutinemæssig fejlfinding
Begrænsninger
Gentagelsesnøjagtighed
- Anslagskraften varierer mellem slag
- Det hjælper at gennemsnitsberegne flere påvirkninger
- Instrumenteret hammer giver ensartet kraft
Kraftspektrum
- Slagspektret afhænger af hammerens masse og spidsens hårdhed
- Blød spids: mere lavfrekvent indhold
- Hårdt tip: mere diskantindhold
- Måske exciterer ikke alle frekvenser lige meget
Lave kraftniveauer
- Kan ikke teste under høje belastningsforhold
- Ikke-lineariteter exciteres muligvis ikke
- Ikke egnet til responstest på højt niveau
Bumptestning er en simpel, men effektiv teknik til at identificere strukturelle naturlige frekvenser og resonanser ved kun at bruge en hammer og en vibrationsanalysator. Dens praktiske anvendelighed i felten gør den til et vigtigt fejlfindingsværktøj til at diagnosticere resonansproblemer, validere strukturelle ændringer og udføre hurtige modale undersøgelser uden specialiseret testudstyr.