Zrozumienie testów udarnościowych
Definicja: Czym jest badanie udarności?
Badanie udarności (nazywana również testowaniem impulsowym lub analizą modalną uderzenia) jest testowanie modalne technika wykorzystująca młot udarowy z instrumentami do przyłożenia szerokopasmowych impulsów siły do konstrukcji, jednocześnie mierząc powstałe wibracja odpowiedź z akcelerometry. Technika oblicza funkcje odpowiedzi częstotliwościowej (FRF) pokazujące, jak struktury reagują na każdą częstotliwość, ujawniając częstotliwości naturalne, kształty modów, I tłumienie współczynniki niezbędne do zrozumienia zachowań dynamicznych i diagnozowania problemów rezonansowych.
Badania udarnościowe stanowią praktyczną alternatywę dla badań modalnych z wykorzystaniem wibratorów, dostarczając podobnych informacji bez konieczności stosowania ciężkich i drogich wibratorów elektromagnetycznych oraz skomplikowanych uchwytów montażowych. Są szeroko stosowane do rozwiązywania problemów z rezonansem, walidacji modyfikacji konstrukcyjnych oraz korelacji modeli elementów skończonych w zastosowaniach związanych z dynamiką konstrukcji i maszyn.
Sprzęt
Młot udarowy z instrumentami
- Przetwornik siły: Czujnik piezoelektryczny w głowicy młotka mierzy siłę uderzenia
- Masa młota: 0,1-5 kg w zależności od wielkości konstrukcji i zakresu częstotliwości
- Wymienne końcówki: Twardy (stal), średni (plastik), miękki (guma)
- Wyjście: Sygnał siły zsynchronizowany z pomiarem odpowiedzi
- Typowy koszt: $500-3000
Czujniki odpowiedzi
- Akcelerometry w punktach zainteresowania
- Pojedynczy ruchomy akcelerometr lub wiele stałych czujników
- Dobre dopasowanie zakresu częstotliwości do wymagań testowych
Akwizycja danych
- Co najmniej dwa kanały (siła i reakcja)
- Niezbędne jest jednoczesne pobieranie próbek
- Analizator FFT lub oprogramowanie do analizy modalnej
- Obliczenia funkcji przejścia i koherencji
Procedura testowa
Jednopunktowa FRF
- Mocowanie akcelerometru: W miejscu odpowiedzi
- Wybierz końcówkę młotka: Dopasuj do struktury i zakresu częstotliwości
- Struktura strajku: Mocne, szybkie uderzenie w punkcie wzbudzenia
- Dane rekordu: Sygnały siły i reakcji
- Oblicz FRF: H(f) = Odpowiedź(f) / Siła(f)
- Przeciętny: Powtórz 3-10 razy, średnia FRF
- Sprawdź spójność: Sprawdź jakość danych (spójność > 0,9)
Testowanie wielopunktowe
- Młot wędrujący: Uderzenie w wiele punktów, stały akcelerometr
- Ruchomy akcelerometr: Uderzenie stałego punktu, ruch akcelerometru
- Wynik: FRF-y z wielu lokalizacji ujawniają kształty modów
- Testowanie siatki: Systematyczna siatka punktów do kompleksowego badania konstrukcji
Wybór końcówki młotka
Wpływ na zawartość częstotliwości
- Twarda końcówka (stal): Krótki czas trwania uderzenia, wysoka częstotliwość, dobre dla sztywnych konstrukcji i wysokich częstotliwości (do 10+ kHz)
- Średnia końcówka (nylon/Delrin): Umiarkowany czas trwania, zrównoważone widmo, uniwersalne zastosowanie (do 2-5 kHz)
- Miękka końcówka (gumowa): Długi czas trwania, nacisk na niską częstotliwość, duże/elastyczne struktury (do 500-1000 Hz)
Dopasowana struktura
- Konstrukcje lekkie: Mały młotek, miękka końcówka (zapobiega uszkodzeniom i dzwonieniu)
- Ciężkie konstrukcje: Duży młotek, twardsza końcówka (odpowiednie wzbudzenie)
- Praktyczna zasada: Konstrukcja powinna reagować, ale nie nadmiernie (typowe przyspieszenie szczytowe 1-10g)
Jakość danych
Dobra technika uderzenia
- Szybki, czysty cios (bez podwójnych uderzeń)
- Hammer natychmiast się wycofał (nie utrzymuje kontaktu)
- Uderzenie prostopadłe do powierzchni
- Stała lokalizacja uderzenia
- Odpowiedni poziom siły
Walidacja spójności
- Funkcja koherencji pokazuje jakość pomiaru
- Spójność bliska 1,0 (> 0,9) = dobre dane
- Niska spójność = słaby wpływ, szum, nieliniowość
- Odrzuć słabe efekty, powtórz test
Wyniki i interpretacja
Funkcja odpowiedzi częstotliwościowej
- Wykres wielkości pokazuje wzmocnienie w funkcji częstotliwości
- Szczyty = częstotliwości naturalne/rezonanse
- Wysokość szczytu = współczynnik wzmocnienia (odwrotność tłumienia)
- Faza wykres pokazuje przesunięcia o 180° przez rezonanse
Identyfikacja częstotliwości naturalnej
- Wypisz wszystkie szczyty z FRF
- Pierwszy tryb zazwyczaj charakteryzuje się najniższą częstotliwością szczytową
- Wyższe tryby przy wyższych częstotliwościach
- Porównaj z częstotliwościami roboczymi w celu sprawdzenia zakłóceń
Określanie kształtu modu
- Z testów wielopunktowych
- Względne amplitudy odpowiedzi w rezonansie określają wzór ugięcia
- Animacja możliwa za pomocą oprogramowania
- Identyfikuje węzły i antywęzły
Zastosowania w rozwiązywaniu problemów maszynowych
Badanie rezonansu ramy
- Silnik udarowy lub rama wentylatora
- Zidentyfikuj częstotliwości własne ramki
- Porównaj z częstotliwościami elektromagnetycznymi silnika podczas przechodzenia łopatek
- Jeśli znaleziono dopasowanie → problem stanowi rezonans
Testowanie fundamentów
- Płyta fundamentowa lub fundament uderzeniowy
- Określanie częstotliwości drgań własnych fundamentów
- Sprawdź odpowiednią sztywność i separację częstotliwości
Porównania przed/po
- Test przed modyfikacją konstrukcyjną
- Badanie po (usztywnieniu, tłumieniu, zmianach masy)
- Zweryfikuj, czy modyfikacja przyniosła pożądany efekt
- Określ ilościowo poprawę
Badania udarnościowe to praktyczna i ekonomiczna technika analizy modalnej, dostępna dla specjalistów ds. drgań w terenie. Wykorzystując jedynie oprzyrządowany młot i analizator drgań, badania udarnościowe identyfikują rezonanse konstrukcyjne, weryfikują modyfikacje i zapewniają charakterystykę dynamiczną niezbędną do rozwiązywania problemów rezonansowych oraz optymalizacji projektów konstrukcyjnych w maszynach i zastosowaniach konstrukcyjnych.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 