Compreendendo a Função de Resposta de Frequência (FRF)

1. Definição: O que é uma função de resposta de frequência?

O Função de Resposta de Frequência (FRF) é uma medida que descreve como uma estrutura, componente ou sistema responde a uma força de excitação aplicada, em função da frequência. Em termos mais simples, a FRF indica o quanto um sistema vibrará em cada frequência quando você o "atinge" com uma força conhecida.

O FRF é um conceito fundamental na dinâmica estrutural, análise modale detecção de ressonância. É essencialmente uma função de transferência que relaciona uma resposta de saída medida (geralmente aceleração) a uma força de entrada medida.

FRF = Resposta de saída / Força de entrada

Tanto a saída quanto a entrada são funções de frequência, e o próprio FRF é uma função complexa, o que significa que contém amplitude e fase Informação.

2. Como um FRF é medido?

Um FRF é normalmente medido usando uma técnica chamada “teste de impacto” ou teste de colisão:

1. Um acelerômetro é montado na estrutura no ponto onde a resposta deve ser medida.
2. A estrutura é atingida em um ponto específico com um martelo especial martelo instrumentado. Este martelo tem um sensor de força (uma célula de carga) embutido em sua ponta, que mede a força de entrada do impacto.
3. Um multicanal analisador de vibração registra simultaneamente o sinal de entrada do martelo e o sinal de saída do acelerômetro.
4. O analisador então executa uma FFT em ambos os sinais e calcula a razão entre a saída e a entrada em cada linha de frequência. O resultado é a FRF.

Esse processo é repetido com múltiplos impactos, que são calculados em conjunto para produzir uma medição de FRF limpa e confiável.

3. Interpretando um gráfico FRF

Um FRF geralmente é exibido como dois gráficos:

• Gráfico de magnitude: Isto mostra a amplitude do FRF em função da frequência. O gráfico terá picos distintos, e a frequência de cada pico corresponde a uma frequência natural (ou frequência ressonante) da estrutura. A altura do pico é um indicador da quantidade de amplificação e do nível de amortecimento naquela ressonância.
• Gráfico de Fases: Isto mostra a mudança de fase entre a resposta e a força de entrada em relação à frequência. À medida que a frequência passa por uma ressonância, o gráfico de fase mostrará uma mudança característica de 180 graus. Essa mudança de fase é uma confirmação definitiva de uma frequência natural.

4. Aplicações em Diagnóstico de Vibração

O FRF é uma ferramenta indispensável para diagnosticar e resolver ressonância problemas em máquinas e estruturas:

• Identificando frequências naturais: O uso principal é identificar com precisão as frequências naturais de uma máquina, sua base, tubulação conectada ou estrutura de suporte ao redor.
• Confirmando a ressonância: Se uma máquina apresentar alta vibração em uma frequência específica durante a operação, uma medição de FRF pode confirmar se essa frequência operacional coincide com uma frequência natural estrutural. Se o pico no espectro operacional corresponder a um pico na FRF, a ressonância é confirmada como a causa raiz da alta vibração.
• Análise Modal: Ao realizar medições de FRF em diversos pontos de uma estrutura, é possível construir um modelo computacional completo de seus modos de vibração (suas "Formas de Deflexão Operacional" na ressonância). Este modelo pode ser usado para projetar modificações estruturais eficazes.
• Modificação Estrutural (Análise “E se”): Depois que a ressonância é confirmada, o modelo modal pode ser usado para simular o efeito de possíveis correções (como adicionar um reforço ou uma massa) antes que quaisquer alterações físicas sejam feitas, garantindo que a solução proposta será eficaz.

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