درک تابع پاسخ فرکانسی (FRF)

۱. تعریف: تابع پاسخ فرکانسی چیست؟

The تابع پاسخ فرکانسی (FRF) معیاری است که نحوه پاسخ یک سازه، قطعه یا سیستم به نیروی تحریک اعمال شده را به عنوان تابعی از فرکانس توصیف می‌کند. به عبارت ساده‌تر، FRF به شما می‌گوید که وقتی یک سیستم را با یک نیروی مشخص «ضربه» می‌دهید، در هر فرکانس چقدر ارتعاش خواهد کرد.

FRF یک مفهوم اساسی در دینامیک سازه‌ها است، آنالیز مودالو تشخیص رزونانس. اساساً یک تابع انتقال است که پاسخ خروجی اندازه‌گیری شده (معمولاً) را به هم مرتبط می‌کند. شتاب) به یک نیروی ورودی اندازه‌گیری شده.

FRF = پاسخ خروجی / نیروی ورودی

هم خروجی و هم ورودی تابعی از فرکانس هستند و خود FRF یک تابع مختلط است، به این معنی که شامل دامنه و فاز اطلاعات.

۲. FRF چگونه اندازه‌گیری می‌شود؟

یک FRF معمولاً با استفاده از تکنیکی به نام "آزمون ضربه" یا ... اندازه‌گیری می‌شود. تست ضربه:

1. یک شتاب سنج در نقطه‌ای که قرار است پاسخ اندازه‌گیری شود، روی سازه نصب می‌شود.
2. سازه در یک نقطه خاص با ضربه ای خاص مورد اصابت قرار می گیرد. چکش ابزار دقیقاین چکش دارای یک حسگر نیرو (سلول بار) است که در نوک آن تعبیه شده است و نیروی ورودی ضربه را اندازه‌گیری می‌کند.
3. چند کاناله آنالایزر ارتعاش همزمان سیگنال ورودی از چکش و سیگنال خروجی از شتاب‌سنج را ثبت می‌کند.
4. سپس آنالایزر انجام می‌دهد فورفورتو روی هر دو سیگنال و نسبت خروجی به ورودی را در هر خط فرکانس محاسبه می‌کند. نتیجه، FRF است.

این فرآیند با چندین ضربه تکرار می‌شود که با هم میانگین‌گیری می‌شوند تا یک اندازه‌گیری FRF تمیز و قابل اعتماد حاصل شود.

۳. تفسیر نمودار FRF

یک FRF معمولاً به صورت دو نمودار نمایش داده می‌شود:

• نمودار بزرگی: این نمودار دامنه FRF را در مقابل فرکانس نشان می‌دهد. این نمودار دارای پیک‌های متمایزی خواهد بود و فرکانس هر پیک مربوط به ... است. فرکانس طبیعی (یا فرکانس رزونانس) از ساختار. ارتفاع قله، شاخصی از میزان تقویت و سطح ... است. میرایی در آن طنین.
• نمودار فاز: این نمودار، تغییر فاز بین پاسخ و نیروی ورودی بر حسب فرکانس را نشان می‌دهد. با عبور فرکانس از یک رزونانس، نمودار فاز یک تغییر ۱۸۰ درجه‌ای مشخصه را نشان می‌دهد. این تغییر فاز، تأیید قطعی فرکانس طبیعی است.

۴. کاربردها در تشخیص ارتعاش

FRF ابزاری ضروری برای تشخیص و حل مشکلات است. رزونانس مشکلات در ماشین آلات و سازه ها:

• شناسایی فرکانس‌های طبیعی: کاربرد اصلی آن شناسایی دقیق فرکانس‌های طبیعی یک ماشین، پایه آن، لوله‌کشی متصل یا سازه نگهدارنده اطراف آن است.
• تایید رزونانس: اگر یک ماشین در حین کار، ارتعاش بالایی را در فرکانس خاصی نشان دهد، اندازه‌گیری FRF می‌تواند تأیید کند که آیا آن فرکانس کاری با فرکانس طبیعی سازه مطابقت دارد یا خیر. اگر پیک در طیف کاری با پیک در FRF مطابقت داشته باشد، رزونانس به عنوان علت اصلی ارتعاش بالا تأیید می‌شود.
• آنالیز مودال: با انجام اندازه‌گیری‌های FRF در نقاط مختلف یک سازه، می‌توان یک مدل کامپیوتری کامل از مدهای ارتعاشی آن ("شکل‌های انحراف عملیاتی" آن در حالت رزونانس) ساخت. این مدل می‌تواند برای طراحی اصلاحات مؤثر سازه‌ای مورد استفاده قرار گیرد.
• اصلاح ساختاری (تحلیل «چه می‌شود اگر»): پس از تأیید وقوع رزونانس، می‌توان از مدل مودال برای شبیه‌سازی اثر اصلاحات احتمالی (مانند اضافه کردن یک سخت‌کننده یا جرم) قبل از اعمال هرگونه تغییر فیزیکی استفاده کرد و از مؤثر بودن راه‌حل پیشنهادی اطمینان حاصل نمود.

← بازگشت به فهرست اصلی