Compreendendo os testes de impacto
Definição: O que é teste de impacto?
Teste de impacto (também chamado de teste de impulso ou análise modal de impacto) é um teste modal técnica que utiliza um martelo de impacto instrumentado para aplicar impulsos de força de banda larga às estruturas enquanto mede o resultado vibração resposta com acelerómetros. A técnica calcula funções de resposta de frequência (FRFs) mostrando como as estruturas respondem em cada frequência, revelando frequências naturais, formas de modo, e amortecimento relações essenciais para entender o comportamento dinâmico e diagnosticar problemas de ressonância.
O teste de impacto é a alternativa prática de campo aos testes modais com agitador, fornecendo informações semelhantes sem a necessidade de agitadores eletromagnéticos pesados e caros e dispositivos de montagem complexos. É amplamente utilizado para solução de problemas de ressonância, validação de modificações estruturais e correlação de modelos de elementos finitos em máquinas e aplicações de dinâmica estrutural.
Equipamento
Martelo de Impacto Instrumentado
- Transdutor de força: Sensor piezoelétrico na cabeça do martelo mede a força do impacto
- Massa do Martelo: 0,1-5 kg dependendo do tamanho da estrutura e da faixa de frequência
- Pontas intercambiáveis: Duro (aço), médio (plástico), macio (borracha)
- Saída: Sinal de força sincronizado com medição de resposta
- Custo típico: $500-3000
Sensores de resposta
- Acelerômetros em pontos de interesse
- Acelerômetro móvel único ou múltiplos sensores fixos
- Requisitos de teste de boa correspondência de faixa de frequência
Aquisição de dados
- Mínimo de dois canais (força e resposta)
- Amostragem simultânea essencial
- Analisador FFT ou software de análise modal
- Função de transferência e cálculo de coerência
Procedimento de teste
FRF de ponto único
- Monte Acelerômetro: No local de resposta
- Selecione a ponta do martelo: Correspondência com a estrutura e faixa de frequência
- Estrutura de ataque: Impacto firme e rápido no ponto de excitação
- Dados do registro: Sinais de força e resposta
- Calcular FRF: H(f) = Resposta(f) / Força(f)
- Média: Repita de 3 a 10 vezes, FRFs médios
- Verifique a coerência: Verifique a qualidade dos dados (coerência > 0,9)
Teste de múltiplos pontos
- Martelo itinerante: Impacto em vários pontos, acelerômetro fixo
- Acelerômetro móvel: Ponto fixo de impacto, acelerômetro de movimento
- Resultado: FRFs de vários locais revelam formas modais
- Teste de grade: Grade sistemática de pontos para levantamento estrutural completo
Seleção de ponta de martelo
Efeito no conteúdo de frequência
- Ponta dura (aço): Impacto de curta duração, conteúdo de alta frequência, bom para estruturas rígidas e altas frequências (até 10+ kHz)
- Ponta média (Nylon/Delrin): Duração moderada, espectro balanceado, uso geral (de 2 a 5 kHz)
- Ponta macia (borracha): Longa duração, ênfase em baixa frequência, estruturas grandes/flexíveis (até 500-1000 Hz)
Estrutura de correspondência
- Estruturas leves: Martelo pequeno, ponta macia (evita danos e ruídos)
- Estruturas Pesadas: Martelo grande, ponta mais dura (excitação adequada)
- Regra prática: A estrutura deve responder, mas não excessivamente (aceleração de pico de 1-10g típica)
Qualidade de dados
Boa Técnica de Impacto
- Impacto rápido e limpo (sem golpes duplos)
- O martelo foi retirado imediatamente (não permanece em contato)
- Ataque perpendicular à superfície
- Localização de ataque consistente
- Nível de força apropriado
Validação de Coerência
- A função de coerência mostra a qualidade da medição
- Coerência próxima de 1,0 (> 0,9) = bons dados
- Baixa coerência = baixo impacto, ruído, não linearidade
- Rejeite impactos negativos e repita o teste
Resultados e Interpretação
Função de Resposta de Frequência
- O gráfico de magnitude mostra a amplificação em relação à frequência
- Picos = frequências/ressonâncias naturais
- Altura do pico = fator de amplificação (inverso do amortecimento)
- Fase o gráfico mostra mudanças de 180° através de ressonâncias
Identificação de Frequência Natural
- Listar todos os picos do FRF
- O primeiro modo normalmente apresenta o pico de frequência mais baixo
- Modos mais altos em frequências mais altas
- Compare com as frequências operacionais para verificação de interferência
Determinação do Modo de Forma
- De testes de múltiplos pontos
- As amplitudes de resposta relativas na ressonância definem o padrão de deflexão
- Animação possível com software
- Identifica nós e antinodos
Aplicações em Solução de Problemas de Máquinas
Investigação de ressonância de quadros
- Motor de impacto ou estrutura do ventilador
- Identificar frequências naturais de quadros
- Comparar com a passagem da lâmina, frequências eletromagnéticas do motor
- Se a correspondência for encontrada → a ressonância é um problema
Teste de Fundação
- Placa de base ou fundação de impacto
- Determinar frequências naturais de base
- Verifique a rigidez adequada e a separação de frequência
Comparações antes/depois
- Teste antes da modificação estrutural
- Teste após (endurecimento, amortecimento, mudanças de massa)
- Verifique se a modificação obteve o efeito desejado
- Quantificar a melhoria
O teste de impacto é uma técnica de análise modal prática e econômica, acessível a especialistas em vibração de campo. Utilizando apenas um martelo instrumentado e um analisador de vibração, o teste de impacto identifica ressonâncias estruturais, valida modificações e fornece a caracterização dinâmica necessária para solucionar problemas de ressonância e otimizar projetos estruturais em máquinas e aplicações estruturais.
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