Razumijevanje testiranja utjecaja
Definicija: Što je testiranje udara?
Ispitivanje udara (također se naziva impulsno testiranje ili modalna analiza utjecaja) je modalno testiranje tehnika korištenja instrumentiranog udarnog čekića za primjenu širokopojasnih impulsa sile na strukture uz mjerenje rezultirajućih vibracija odgovor s accelerometers. Tehnika izračunava funkcije frekvencijskog odziva (FRF-ovi) koji pokazuju kako strukture reagiraju na svakoj frekvenciji, otkrivajući prirodne frekvencije, oblici načina radai prigušivanje omjeri bitni za razumijevanje dinamičkog ponašanja i dijagnosticiranje problema rezonancije.
Ispitivanje udarom je praktična terenska alternativa modalnom ispitivanju u šejkeru, pružajući slične informacije bez potrebe za teškim, skupim elektromagnetskim šejkerima i složenim montažnim uređajima. Široko se koristi za rješavanje problema s rezonancijom, validaciju strukturnih modifikacija i korelaciju modela konačnih elemenata u primjenama strojeva i strukturne dinamike.
Oprema
Instrumentirani udarni čekić
- Pretvornik sile: Piezoelektrični senzor u glavi čekića mjeri silu udara
- Masa čekića: 0,1-5 kg ovisno o veličini strukture i frekvencijskom rasponu
- Zamjenjivi vrhovi: Tvrdo (čelik), srednje (plastika), meko (guma)
- Izlaz: Signal sile sinkroniziran s mjerenjem odziva
- Tipična cijena: $500-3000
Senzori odziva
- Akcelerometri na mjestima interesa
- Jedan pokretni akcelerometar ili više fiksnih senzora
- Zahtjevi za dobro ispitivanje usklađivanja frekvencijskog raspona
Prikupljanje podataka
- Minimalno dva kanala (sila i odziv)
- Istovremeno uzorkovanje je neophodno
- FFT analizator ili softver za modalnu analizu
- Izračun prijenosne funkcije i koherencije
Postupak ispitivanja
FRF s jednom točkom
- Montaža akcelerometra: Na mjestu odgovora
- Odaberite vrh čekića: Usklađivanje sa strukturom i frekvencijskim rasponom
- Struktura štrajka: Snažan, brz udar na mjestu pobude
- Podaci o snimanju: Signali sile i odgovora
- Izračunaj FRF: H(f) = Odziv(f) / Sila(f)
- Prosjek: Ponovite 3-10 puta, prosječni FRF-ovi
- Provjerite koherentnost: Provjerite kvalitetu podataka (koherentnost > 0,9)
Višetočkovno testiranje
- Pokretni čekić: Udar na više točaka, fiksni akcelerometar
- Pokretni akcelerometar: Udarna fiksna točka, pomicanje akcelerometra
- Proizlaziti: FRF-ovi s više lokacija otkrivaju oblike modova
- Testiranje mreže: Sustavna mreža točaka za potpuni strukturni pregled
Odabir vrha čekića
Utjecaj na frekvencijski sadržaj
- Tvrdi vrh (čelik): Kratko trajanje udara, visokofrekventni sadržaj, dobro za krute strukture i visoke frekvencije (do 10+ kHz)
- Srednji vrh (najlon/delrin): Umjereno trajanje, uravnotežen spektar, opća namjena (do 2-5 kHz)
- Mekani vrh (guma): Dugo trajanje, naglasak na niskim frekvencijama, velike/fleksibilne strukture (do 500-1000 Hz)
Struktura podudaranja
- Lagane konstrukcije: Mali čekić, mekani vrh (izbjegavajte oštećenja, zvonjavu)
- Teške konstrukcije: Veliki čekić, tvrđi vrh (adekvatno uzbuđenje)
- Pravilo: Struktura bi trebala reagirati, ali ne pretjerano (vršno ubrzanje tipično 1-10 g)
Kvaliteta podataka
Dobra tehnika udara
- Brz, čist udar (bez dvostrukih udaraca)
- Hammer se odmah odmaknuo (ne ostaje u kontaktu)
- Udari okomito na površinu
- Dosljedna lokacija udara
- Odgovarajuća razina sile
Validacija koherentnosti
- Funkcija koherencije pokazuje kvalitetu mjerenja
- Koherencija blizu 1,0 (> 0,9) = dobri podaci
- Niska koherencija = slab utjecaj, šum, nelinearnost
- Odbacite loše utjecaje, ponovite test
Rezultati i interpretacija
Funkcija frekvencijskog odziva
- Grafik magnitude prikazuje pojačanje u odnosu na frekvenciju
- Vrhovi = prirodne frekvencije/rezonancije
- Visina vrha = faktor pojačanja (inverzno od prigušenja)
- Faza grafikon prikazuje pomake od 180° kroz rezonancije
Identifikacija prirodne frekvencije
- Navedite sve vrhove iz FRF-a
- Prvi mod obično ima najniži vršni frekvencijski raspon
- Viši modovi na višim frekvencijama
- Usporedite s radnim frekvencijama za provjeru interferencije
Određivanje oblika moda
- Iz višetočkovnog testiranja
- Relativne amplitude odziva pri rezonanciji definiraju uzorak otklona
- Animacija moguća uz pomoć softvera
- Identificira čvorove i antinode
Primjene u rješavanju problema sa strojevima
Istraživanje rezonancije okvira
- Udarni motor ili okvir ventilatora
- Odredite prirodne frekvencije okvira
- Usporedite s prolazom lopatica, elektromagnetske frekvencije motora
- Ako se pronađe podudaranje → problem je rezonancija
Ispitivanje temelja
- Udarna temeljna ploča ili temelj
- Odredite temeljne prirodne frekvencije
- Provjerite odgovarajuću krutost i frekvencijsko odvajanje
Usporedbe prije/poslije
- Ispitivanje prije strukturne modifikacije
- Ispitivanje nakon (ukrućenja, prigušenja, promjena mase)
- Provjerite je li modifikacija postigla željeni učinak
- Kvantificirajte poboljšanje
Ispitivanje udarom je praktična, isplativa tehnika modalne analize dostupna stručnjacima za vibracije na terenu. Koristeći samo instrumentirani čekić i analizator vibracija, ispitivanje udarom identificira strukturne rezonancije, potvrđuje modifikacije i pruža dinamičku karakterizaciju potrebnu za rješavanje problema rezonancije i optimizaciju strukturnih dizajna u strojevima i konstrukcijskim primjenama.