Comprendre les tests d'impact
Définition : Qu'est-ce que le test d'impact ?
Essais d'impact (également appelé test d'impulsion ou analyse modale d'impact) est un tests modaux technique utilisant un marteau à percussion instrumenté pour appliquer des impulsions de force à large bande aux structures tout en mesurant les résultats vibration réponse avec accéléromètres. La technique calcule fonctions de réponse en fréquence (FRF) montrant comment les structures réagissent à chaque fréquence, révélant fréquences naturelles, formes de mode, et amortissement rapports essentiels pour comprendre le comportement dynamique et diagnostiquer les problèmes de résonance.
Les essais d'impact constituent une alternative pratique aux essais modaux par vibrateur, fournissant des informations similaires sans nécessiter de vibrateurs électromagnétiques lourds et coûteux ni de dispositifs de montage complexes. Ils sont largement utilisés pour le dépannage par résonance, la validation des modifications structurelles et la corrélation de modèles par éléments finis dans les applications de machines et de dynamique des structures.
Équipement
Marteau à percussion instrumenté
- Capteur de force : Le capteur piézoélectrique dans la tête du marteau mesure la force d'impact
- Masse du marteau : 0,1 à 5 kg selon la taille de la structure et la gamme de fréquences
- Embouts interchangeables : Dur (acier), moyen (plastique), mou (caoutchouc)
- Sortie : Signal de force synchronisé avec la mesure de réponse
- Coût typique: $500-3000
Capteurs de réponse
- Accéléromètres aux points d'intérêt
- Accéléromètre mobile unique ou capteurs fixes multiples
- Bonnes exigences de test d'adaptation de gamme de fréquences
Acquisition de données
- Au moins deux canaux (force et réponse)
- Échantillonnage simultané essentiel
- Analyseur FFT ou logiciel d'analyse modale
- Calcul de la fonction de transfert et de la cohérence
Procédure de test
FRF à point unique
- Accéléromètre de monture : Sur le lieu d'intervention
- Sélectionnez la pointe du marteau : Adapté à la structure et à la gamme de fréquences
- Structure de la grève : Impact ferme et rapide au point d'excitation
- Données d'enregistrement : Signaux de force et de réponse
- Calculer FRF : H(f) = Réponse(f) / Force(f)
- Moyenne: Répétez 3 à 10 fois, FRF moyen
- Vérifier la cohérence : Vérifier la qualité des données (cohérence > 0,9)
Tests multipoints
- Marteau mobile : Impact multipoints, accéléromètre fixe
- Accéléromètre mobile : Impact du point fixe, déplacement de l'accéléromètre
- Résultat: Les FRF provenant de plusieurs emplacements révèlent des formes de mode
- Test de grille : Grille systématique de points pour un relevé structurel complet
Sélection de pointes de marteau
Effet sur le contenu en fréquence
- Pointe dure (acier) : Durée d'impact courte, contenu haute fréquence, adapté aux structures rigides et aux hautes fréquences (jusqu'à 10 kHz et plus)
- Pointe moyenne (Nylon/Delrin) : Durée modérée, spectre équilibré, usage général (jusqu'à 2-5 kHz)
- Pointe souple (caoutchouc) : Longue durée, accentuation des basses fréquences, structures larges/flexibles (jusqu'à 500-1000 Hz)
Structure correspondante
- Structures légères : Petit marteau, pointe souple (évite les dommages, les sonneries)
- Structures lourdes : Gros marteau, pointe plus dure (excitation adéquate)
- Règle de base : La structure doit réagir mais pas excessivement (accélération maximale typique de 1 à 10 g)
Qualité des données
Bonne technique d'impact
- Impact rapide et propre (pas de double coup)
- Le marteau s'éloigne immédiatement (ne reste pas en contact)
- Frappe perpendiculaire à la surface
- Emplacement de frappe cohérent
- Niveau de force approprié
Validation de cohérence
- La fonction de cohérence montre la qualité de la mesure
- Cohérence proche de 1,0 (> 0,9) = bonnes données
- Faible cohérence = faible impact, bruit, non-linéarité
- Rejeter les impacts médiocres, répéter le test
Résultats et interprétation
Fonction de réponse en fréquence
- Le graphique de magnitude montre l'amplification par rapport à la fréquence
- Pics = fréquences/résonances naturelles
- Hauteur du pic = facteur d'amplification (inverse de l'amortissement)
- Phase le graphique montre des décalages de 180° à travers les résonances
Identification des fréquences naturelles
- Listez tous les pics de FRF
- Premier mode généralement pic de fréquence le plus bas
- Modes supérieurs à des fréquences plus élevées
- Comparer aux fréquences de fonctionnement pour vérifier les interférences
Détermination de la forme du mode
- À partir de tests multipoints
- Les amplitudes de réponse relatives à la résonance définissent le modèle de déflexion
- Animation possible avec un logiciel
- Identifie les nœuds et les antinœuds
Applications dans le dépannage des machines
Enquête sur la résonance du cadre
- Moteur à impact ou châssis de ventilateur
- Identifier les fréquences naturelles du cadre
- Comparer au passage des lames, aux fréquences électromagnétiques du moteur
- Si une correspondance est trouvée → la résonance est un problème
Tests de fondation
- Plaque de base ou fondation d'impact
- Déterminer les fréquences naturelles de fondation
- Vérifier la rigidité adéquate et la séparation des fréquences
Comparaisons avant/après
- Test avant modification structurelle
- Essai après (raidissement, amortissement, variations de masse)
- Vérifier que la modification a obtenu l'effet souhaité
- Quantifier l'amélioration
L'essai d'impact est une technique d'analyse modale pratique et économique, accessible aux spécialistes des vibrations sur le terrain. Utilisant uniquement un marteau instrumenté et un analyseur de vibrations, l'essai d'impact identifie les résonances structurelles, valide les modifications et fournit la caractérisation dynamique nécessaire à la résolution des problèmes de résonance et à l'optimisation de la conception des machines et des applications structurelles.
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