Taajuusvastefunktion (FRF) ymmärtäminen

1. Määritelmä: Mikä on taajuusvastefunktio?

The Taajuusvastefunktio (FRF) on mitta, joka kuvaa, miten rakenne, komponentti tai järjestelmä reagoi kohdistettuun herätevoimaan taajuuden funktiona. Yksinkertaisemmin sanottuna FRF kertoo, kuinka paljon järjestelmä värähtelee kullakin taajuudella, kun siihen "osuu" tunnettu voimalla.

FRF on rakenteellisen dynamiikan peruskäsite, modaalianalyysija resonanssin havaitseminen. Se on pohjimmiltaan siirtofunktio, joka yhdistää mitatun lähtövasteen (yleensä kiihtyvyys) mitattuun syöttövoimaan.

FRF = Lähtövaste / Syöttövoima

Sekä lähtö että tulo ovat taajuuden funktioita, ja FRF itsessään on kompleksinen funktio, eli se sisältää sekä amplitudin että vaihe tiedot.

2. Miten FRF mitataan?

FRF mitataan tyypillisesti iskukokeeksi kutsutulla tekniikalla. bump-testi:

1. An kiihtyvyysanturi on asennettu rakenteeseen kohtaan, josta vaste mitataan.
2. Rakenteeseen isketään tiettyyn kohtaan erityisellä instrumentoitu vasaraTässä vasarassa on kärkeen rakennettu voima-anturi (kuormituskenno), joka mittaa iskun syöttövoimaa.
3. Monikanavainen värähtelyanalysaattori tallentaa samanaikaisesti sekä vasaran tulosignaalin että kiihtyvyysanturin lähtösignaalin.
4. Analysaattori suorittaa sitten FFT molemmille signaaleille ja laskee lähtö- ja tulosignaalien suhteen kullakin taajuuslinjalla. Tulos on FRF.

Tämä prosessi toistetaan useilla iskuilla, joiden keskiarvo lasketaan yhteen puhtaan ja luotettavan FRF-mittauksen aikaansaamiseksi.

3. FRF-kuvaajan tulkinta

FRF näytetään yleensä kahtena kuvaajana:

• Magnitudikaavio: Tämä näyttää FRF:n amplitudin taajuuden funktiona. Kaaviossa on erilliset piikit, ja kunkin piikin taajuus vastaa luonnollinen taajuus (tai resonanssitaajuus) rakenteesta. Piikin korkeus on osoitus vahvistuksen määrästä ja tasosta vaimennus tuossa resonanssissa.
• Vaihekaavio: Tämä osoittaa vasteen ja syöttövoiman välisen vaihesiirron taajuuden funktiona. Kun taajuus kulkee resonanssin läpi, vaihekaaviossa näkyy tyypillinen 180 asteen siirtymä. Tämä vaihesiirto on lopullinen vahvistus luonnollisesta taajuudesta.

4. Sovellukset värähtelydiagnostiikassa

FRF on korvaamaton työkalu vianmääritykseen ja ratkaisuun resonanssi koneisiin ja rakenteisiin liittyviä ongelmia:

• Luonnollisten taajuuksien tunnistaminen: Ensisijainen käyttötarkoitus on koneen, sen alustan, siihen liitetyn putkiston tai ympäröivän tukirakenteen ominaistaajuuksien tarkka tunnistaminen.
• Resonanssin vahvistaminen: Jos koneessa esiintyy voimakasta värähtelyä tietyllä taajuudella käytön aikana, FRF-mittaus voi varmistaa, vastaako kyseinen toimintataajuus rakenteellista ominaistaajuutta. Jos toimintaspektrin huippu vastaa FRF:n huippua, resonanssi vahvistetaan voimakkaan värähtelyn perimmäiseksi syyksi.
• Modaalianalyysi: Ottamalla FRF-mittauksia useista eri pisteistä rakenteessa voidaan rakentaa täydellinen tietokonemalli sen värähtelytiloista (sen "toiminnallisista taipumamuodoista" resonanssissa). Tätä mallia voidaan käyttää tehokkaiden rakennemuutosten suunnitteluun.
• Rakenteellinen muutos ("Mitä jos" -analyysi): Kun resonanssi on vahvistettu, modaalimallia voidaan käyttää simuloimaan mahdollisten korjausten (kuten jäykisteen tai massan lisäämisen) vaikutusta ennen fyysisten muutosten tekemistä, mikä varmistaa ehdotetun ratkaisun tehokkuuden.

← Takaisin päähakemistoon