הבנת פונקציית תגובת התדר (FRF)

1. הגדרה: מהי פונקציית תגובת תדר?

ה פונקציית תגובת תדר (FRF) הוא מדד המתאר כיצד מבנה, רכיב או מערכת מגיבים לכוח עירור מופעל, כפונקציה של תדירות. במילים פשוטות יותר, ה-FRF מציין כמה מערכת תרטוט בכל תדירות כאשר "מכה" בה כוח ידוע.

ה-FRF הוא מושג יסודי בדינמיקה מבנית, ניתוח מודאלי, וגילוי תהודה. זוהי למעשה פונקציית העברה שמקשרת תגובת פלט מדודה (בדרך כלל תְאוּצָה) לכוח קלט נמדד.

FRF = תגובת פלט / כוח קלט

גם הפלט וגם הקלט הן פונקציות של תדר, וה-FRF עצמו הוא פונקציה מורכבת, כלומר הוא מכיל גם אמפליטודה וגם שָׁלָב מֵידָע.

2. כיצד מודדים FRF?

FRF נמדד בדרך כלל באמצעות טכניקה הנקראת "מבחן אימפקט" או מבחן בליטה:

1. אן מד תאוצה מותקן על המבנה בנקודה בה יש למדוד את התגובה.
2. המבנה נפגע בנקודה מסוימת באמצעות פגיעה מיוחדת פטיש אינסטרומנטלילפטיש זה יש חיישן כוח (תא עומס) מובנה בקצהו, אשר מודד את כוח הקלט של הפגיעה.
3. רב-ערוצי מנתח רטט מקליט בו זמנית גם את אות הקלט מהפטיש וגם את אות הפלט ממדיד התאוצה.
4. לאחר מכן, המנתח מבצע FFT על שני האותות ומחשב את היחס בין הפלט לקלט בכל קו תדר. התוצאה היא FRF.

תהליך זה חוזר על עצמו עם מספר השפעות, אשר ממוצעות יחד כדי לייצר מדידת FRF נקייה ואמינה.

3. פירוש גרף FRF

FRF מוצג בדרך כלל כשתי גרפות:

• גרף גודל: זה מראה את המשרעת של ה-FRF לעומת התדר. בגרף יהיו שיאים ברורים, והתדר של כל שיא מתאים ל- תדר טבעי (או תדר התהודה) של המבנה. גובה השיא הוא אינדיקטור לכמות ההגברה ולרמת ה ריסון באותה תהודה.
• עלילת פאזות: זה מראה את הסטת הפאזה בין התגובה לכוח הקלט לעומת התדר. כאשר התדר עובר דרך תהודה, גרף הפאזה יראה הסטה אופיינית של 180 מעלות. הסטה פאזה זו היא אישור סופי של תדר טבעי.

4. יישומים באבחון רעידות

ה-FRF הוא כלי הכרחי לאבחון ופתרון תְהוּדָה בעיות במכונות ובמבנים:

• זיהוי תדרים טבעיים: השימוש העיקרי הוא לזהות במדויק את התדרים הטבעיים של מכונה, בסיסה, צנרת מחוברת או מבנה התמיכה שמסביב.
• אישור תהודה: אם מכונה מפגינה רעידות גבוהות בתדר מסוים במהלך הפעולה, מדידת FRF יכולה לאשר אם תדר פעולה זה תואם לתדר טבעי מבני. אם השיא בספקטרום הפעולה תואם לשיא ב-FRF, אזי תהודה מאושרת כגורם השורשי לרעידות הגבוהות.
• ניתוח מודאלי: על ידי ביצוע מדידות FRF בנקודות רבות ושונות על מבנה, ניתן לבנות מודל ממוחשב מלא של אופני הרטט שלו ("צורות הסטייה הפועלות" שלו בתהודה). ניתן להשתמש במודל זה לתכנון שינויים מבניים יעילים.
• שינוי מבני ("ניתוח מה אם"): לאחר אישור תהודה, ניתן להשתמש במודל המודאלי כדי לדמות את ההשפעה של תיקונים פוטנציאליים (כגון הוספת מקשח או מסה) לפני ביצוע שינויים פיזיים כלשהם, על מנת להבטיח שהפתרון המוצע יהיה יעיל.

← חזרה לאינדקס הראשי