Grundlegendes zu Impact-Tests
Definition: Was ist ein Impact-Test?
Schlagprüfung (auch Impulsprüfung oder Impact-Modalanalyse genannt) ist eine Modaltests Technik mit einem instrumentierten Schlaghammer, um breitbandige Kraftimpulse auf Strukturen anzuwenden und gleichzeitig die resultierenden Vibration Antwort mit Beschleunigungsaufnehmer. Die Technik berechnet Frequenzgangfunktionen (FRFs), die zeigen, wie Strukturen bei jeder Frequenz reagieren, und Eigenfrequenzen, Eigenformen, Und Dämpfung Verhältnisse, die für das Verständnis des dynamischen Verhaltens und die Diagnose von Resonanzproblemen unerlässlich sind.
Schlagprüfungen sind die praktische Alternative zu Modaltests mit Shakern. Sie liefern ähnliche Informationen, ohne dass schwere, teure elektromagnetische Shaker und komplexe Montagevorrichtungen erforderlich sind. Sie werden häufig zur Resonanzfehlersuche, zur Validierung struktureller Modifikationen und zur Korrelation von Finite-Elemente-Modellen in Maschinenbau- und Strukturdynamikanwendungen eingesetzt.
Ausrüstung
Instrumentierter Schlaghammer
- Kraftaufnehmer: Piezoelektrischer Sensor im Hammerkopf misst die Schlagkraft
- Hammermasse: 0,1–5 kg je nach Strukturgröße und Frequenzbereich
- Austauschbare Spitzen: Hart (Stahl), mittel (Kunststoff), weich (Gummi)
- Ausgabe: Kraftsignal synchronisiert mit Reaktionsmessung
- Typische Kosten: $500-3000
Reaktionssensoren
- Beschleunigungsmesser an interessanten Punkten
- Einzelner mobiler Beschleunigungsmesser oder mehrere feste Sensoren
- Guter Frequenzbereich, der den Testanforderungen entspricht
Datenerfassung
- Mindestens zwei Kanäle (Kraft und Reaktion)
- Gleichzeitige Probenahme unerlässlich
- FFT-Analysator oder Modalanalyse-Software
- Übertragungsfunktion und Kohärenzberechnung
Testverfahren
Einzelpunkt-FRF
- Beschleunigungsmesser montieren: Am Antwortort
- Hammerspitze auswählen: Anpassung an Struktur und Frequenzbereich
- Streikstruktur: Fester, schneller Aufprall am Anregungspunkt
- Datensatzdaten: Kraft- und Antwortsignale
- FRF berechnen: H(f) = Reaktion(f) / Kraft(f)
- Durchschnitt: 3-10 Mal wiederholen, durchschnittliche FRFs
- Kohärenz prüfen: Datenqualität überprüfen (Kohärenz > 0,9)
Mehrpunktprüfung
- Wanderhammer: Aufprall mehrerer Punkte, fester Beschleunigungsmesser
- Mobiler Beschleunigungsmesser: Festpunkt anschlagen, Beschleunigungsmesser bewegen
- Ergebnis: FRFs von mehreren Standorten zeigen Modusformen
- Netztests: Systematisches Punktraster zur vollständigen Bauwerksaufnahme
Hammerspitzenauswahl
Auswirkung auf den Frequenzinhalt
- Harte Spitze (Stahl): Kurze Aufpralldauer, hoher Frequenzanteil, gut für steife Strukturen und hohe Frequenzen (bis 10+ kHz)
- Mittlere Spitze (Nylon/Delrin): Mittlere Dauer, ausgewogenes Spektrum, allgemeiner Zweck (bis 2–5 kHz)
- Weiche Spitze (Gummi): Lange Dauer, Betonung der niedrigen Frequenzen, große/flexible Strukturen (bis 500–1000 Hz)
Passende Struktur
- Leichte Strukturen: Kleiner Hammer, weiche Spitze (Beschädigungen und Klingeln vermeiden)
- Schwere Strukturen: Großer Hammer, härtere Spitze (ausreichende Anregung)
- Faustregel: Die Struktur sollte reagieren, aber nicht übermäßig (Spitzenbeschleunigung typisch 1–10 g).
Datenqualität
Gute Schlagtechnik
- Schneller, sauberer Aufprall (keine Doppelschläge)
- Hammer löste sich sofort (bleibt nicht in Kontakt)
- Schlag senkrecht zur Oberfläche
- Konsistente Schlagposition
- Angemessenes Kraftniveau
Kohärenzvalidierung
- Kohärenzfunktion zeigt Messqualität
- Kohärenz nahe 1,0 (> 0,9) = gute Daten
- Geringe Kohärenz = geringe Wirkung, Rauschen, Nichtlinearität
- Schlechte Auswirkungen ablehnen, Test wiederholen
Ergebnisse und Interpretation
Frequenzgangfunktion
- Das Magnitudendiagramm zeigt die Verstärkung im Vergleich zur Frequenz
- Spitzen = Eigenfrequenzen/Resonanzen
- Spitzenhöhe = Verstärkungsfaktor (Kehrwert der Dämpfung)
- Phase Diagramm zeigt 180°-Verschiebungen durch Resonanzen
Identifizierung der Eigenfrequenz
- Liste aller Gipfel von FRF
- Erster Modus, typischerweise niedrigste Frequenzspitze
- Höhere Modi bei höheren Frequenzen
- Vergleichen Sie zur Interferenzprüfung mit den Betriebsfrequenzen
Bestimmung der Eigenform
- Von Mehrpunkttests
- Relative Antwortamplituden bei Resonanz definieren das Auslenkungsmuster
- Animation mit Software möglich
- Identifiziert Knoten und Bäuche
Anwendungen bei der Fehlersuche an Maschinen
Rahmenresonanzuntersuchung
- Schlagmotor oder Lüfterrahmen
- Eigenfrequenzen des Rahmens ermitteln
- Vergleichen Sie mit Rotorblattdurchgang und elektromagnetischen Motorfrequenzen
- Wenn Übereinstimmung gefunden → Resonanz ist das Problem
Fundamentprüfung
- Impact-Grundplatte oder Fundament
- Fundamenteigenfrequenzen ermitteln
- Überprüfen Sie die ausreichende Steifigkeit und Frequenztrennung
Vorher/Nachher-Vergleiche
- Prüfung vor baulichen Veränderungen
- Prüfung nach (Versteifung, Dämpfung, Masseänderungen)
- Überprüfen Sie, ob die Änderung den gewünschten Effekt erzielt hat
- Quantifizieren Sie die Verbesserung
Die Schlagprüfung ist eine praktische und kostengünstige Modalanalysetechnik, die Schwingungsspezialisten im Feld zur Verfügung steht. Mit nur einem instrumentierten Hammer und einem Schwingungsanalysator identifiziert die Schlagprüfung strukturelle Resonanzen, validiert Modifikationen und liefert die dynamische Charakterisierung, die zur Lösung von Resonanzproblemen und zur Optimierung der Strukturkonstruktionen in Maschinen und Strukturanwendungen erforderlich ist.
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