Forståelse av effekttesting
Definisjon: Hva er konsekvenstesting?
Støttesting (også kalt impulstesting eller konsekvensmodalanalyse) er en modal testing teknikk som bruker en instrumentert slaghammer for å påføre bredbåndskraftimpulser på konstruksjoner samtidig som den resulterende vibrasjon svar med akselerometre. Teknikken beregner frekvensresponsfunksjoner (FRF-er) som viser hvordan strukturer reagerer på hver frekvens, og avslører naturlige frekvenser, modusformer, og demping forholdstall som er viktige for å forstå dynamisk atferd og diagnostisere resonansproblemer.
Slagtesting er det praktiske feltalternativet til shaker-modaltesting, og gir lignende informasjon uten behov for tunge, dyre elektromagnetiske risteapparater og komplekse monteringsanordninger. Den er mye brukt til resonansfeilsøking, validering av strukturelle modifikasjoner og korrelasjon av endelige elementmodeller i maskiner og strukturelle dynamikkapplikasjoner.
Utstyr
Instrumentert slaghammer
- Krafttransduser: Piezoelektrisk sensor i hammerhodet måler slagkraft
- Hammermasse: 0,1–5 kg avhengig av strukturstørrelse og frekvensområde
- Utskiftbare tips: Hard (stål), medium (plast), myk (gummi)
- Produksjon: Kraftsignal synkronisert med responsmåling
- Typisk kostnad: $500-3000
Responssensorer
- Akselerometre på interessante steder
- Enkelt roving akselerometer eller flere faste sensorer
- Krav til god test av frekvensområdetilpasning
Datainnsamling
- Minimum to kanaler (kraft og respons)
- Samtidig prøvetaking er viktig
- FFT-analysator eller modal analyseprogramvare
- Overføringsfunksjon og koherensberegning
Testprosedyre
Enkeltpunkts FRF
- Monter akselerometer: På responsstedet
- Velg hammerspiss: Tilpasset struktur og frekvensområde
- Streikstruktur: Fast, rask støt ved eksitasjonspunktet
- Registreringsdata: Kraft- og responssignaler
- Beregn FRF: H(f) = Respons(f) / Kraft(f)
- Gjennomsnittlig: Gjenta 3–10 ganger, gjennomsnittlige FRF-er
- Sjekk sammenheng: Verifiser datakvalitet (koherens > 0,9)
Flerpunktstesting
- Rovinghammer: Støt flere punkter, fast akselerometer
- Roving akselerometer: Fast punkt på støt, flytt akselerometer
- Resultat: FRF-er fra flere steder avslører modusformer
- Rutenetttesting: Systematisk rutenett med punkter for fullstendig strukturell undersøkelse
Valg av hammerspiss
Effekt på frekvensinnhold
- Hard spiss (stål): Kort slagvarighet, høyfrekvent innhold, bra for stive konstruksjoner og høye frekvenser (opptil 10+ kHz)
- Medium spiss (nylon/delrin): Moderat varighet, balansert spektrum, generell bruk (til 2–5 kHz)
- Myk tupp (gummi): Langvarig, lavfrekvent vektlegging, store/fleksible strukturer (til 500–1000 Hz)
Matchende struktur
- Lysstrukturer: Liten hammer, myk spiss (unngå skade, ringing)
- Tunge konstruksjoner: Stor hammer, hardere spiss (tilstrekkelig eksitasjon)
- Tommelfingerregel: Strukturen skal reagere, men ikke overdrevent (toppakselerasjon 1–10 g typisk)
Datakvalitet
God slagteknikk
- Rask, ren treffkraft (ingen dobbeltslag)
- Hammeren ble trukket bort umiddelbart (holder ikke kontakten)
- Slag vinkelrett på overflaten
- Konsekvent streikeplassering
- Passende kraftnivå
Koherensvalidering
- Koherensfunksjonen viser målekvalitet
- Koherens nær 1,0 (> 0,9) = gode data
- Lav koherens = dårlig effekt, støy, ikke-linearitet
- Avvis dårlige støt, gjenta testen
Resultater og tolkning
Frekvensresponsfunksjon
- Magnitude-plottet viser forsterkning kontra frekvens
- Topper = naturlige frekvenser/resonanser
- Topphøyde = forsterkningsfaktor (invers av demping)
- Fase Plottet viser 180° forskyvninger gjennom resonanser
Identifikasjon av naturlig frekvens
- List opp alle topper fra FRF
- Første modus vanligvis laveste frekvenstopp
- Høyere moduser ved høyere frekvenser
- Sammenlign med driftsfrekvenser for interferenssjekk
Modus Formbestemmelse
- Fra flerpunktstesting
- Relative responsamplituder ved resonans definerer avbøyningsmønster
- Animasjon mulig med programvare
- Identifiserer noder og antinoder
Bruksområder innen feilsøking av maskiner
Undersøkelse av rammeresonans
- Slagmotor eller vifteramme
- Identifiser rammens naturlige frekvenser
- Sammenlign med bladpassering, motorens elektromagnetiske frekvenser
- Hvis samsvar funnet → resonans er problemet
Fundamentstesting
- Slagbunnplate eller fundament
- Bestem grunnleggende naturlige frekvenser
- Verifiser tilstrekkelig stivhet og frekvensseparasjon
Før/etter-sammenligninger
- Test før strukturell modifikasjon
- Test etter (avstivning, demping, masseendringer)
- Bekreft at modifikasjonen oppnådde ønsket effekt
- Kvantifiser forbedring
Slagtesting er en praktisk og kostnadseffektiv modal analyseteknikk som er tilgjengelig for vibrasjonsspesialister i felt. Ved kun å bruke en instrumentert hammer og vibrasjonsanalysator, identifiserer slagtesting strukturelle resonanser, validerer modifikasjoner og gir den dynamiske karakteriseringen som er nødvendig for å løse resonansproblemer og optimalisere strukturelle design i maskiner og strukturelle applikasjoner.