Hiểu về Bump Testing
Định nghĩa: Bump Test là gì?
Kiểm tra va chạm (còn gọi là thử nghiệm va đập hoặc thử nghiệm búa) là một kỹ thuật thử nghiệm đơn giản để xác định tần số tự nhiên and giảm chấn đặc điểm của các cấu trúc hoặc máy móc bằng cách đập chúng bằng búa (có dụng cụ hoặc không) và đo kết quả rung động tự do phản ứng với accelerometers. Tác động kích thích tất cả các chế độ cấu trúc cùng một lúc, và Phân tích FFT của phản ứng cho thấy tần số tự nhiên là đỉnh trong phổ tần số.
Kiểm tra va chạm là phương pháp thực tế nhất cho lĩnh vực này kiểm tra mô hình vì nó chỉ cần một cái búa và máy phân tích rung động—không cần máy lắc đắt tiền hay thiết lập phức tạp. Nó được sử dụng rộng rãi để khắc phục sự cố sự cộng hưởng vấn đề, xác minh cộng hưởng cấu trúc, và xác nhận rằng tần số hoạt động có sự tách biệt thích hợp với tần số tự nhiên.
Thiết bị cần thiết
Búa tác động
Búa có dụng cụ (Ưu tiên)
- Bộ chuyển đổi lực trong đầu búa đo lực tác động
- Cho phép hàm truyền tính toán (phản ứng/lực)
- Kết quả định lượng
- Chi phí: $500-3000
Không có nhạc cụ (Đơn giản)
- Búa thông thường, búa cao su hoặc thậm chí là tác động bằng tay
- Chỉ đo phản ứng (không đo lực)
- Nhận dạng tần suất định tính
- Phù hợp cho nhiều ứng dụng thực địa
- Miễn phí hoặc chi phí thấp
Đo lường phản ứng
- Máy đo gia tốc tại điểm phản hồi
- Kết nối với máy phân tích rung động hoặc thu thập dữ liệu
- Yêu cầu khả năng phân tích FFT
Phân tích
- FFT của tín hiệu phản hồi
- Đỉnh = tần số tự nhiên
- Chiều rộng đỉnh = chỉ báo giảm chấn
Quy trình kiểm tra
Kiểm tra va chạm cơ bản
- Đính kèm cảm biến gia tốc: Tại điểm đo phản ứng
- Thiết lập Trình phân tích: Chế độ FFT, dải tần số thích hợp
- Cấu trúc đình công: Tác động mạnh bằng búa
- Phản hồi chụp ảnh: Ghi lại rung động đổ chuông
- Lặp lại: Nhiều tác động để tính trung bình (điển hình là 3-10)
- Phân tích: FFT cho thấy các đỉnh tần số tự nhiên
Kiểm tra nâng cao
- Nhiều điểm phản hồi để xác định hình dạng chế độ
- Búa đo có dụng cụ cho các hàm truyền định lượng
- Sự mạch lạc phân tích để xác thực chất lượng dữ liệu
- Tính toán hàm đáp ứng tần số (FRF)
Ứng dụng
Nhận dạng cộng hưởng
Ứng dụng phổ biến nhất:
- Xác định tần số tự nhiên của cấu trúc
- So sánh với tần số hoạt động (1×, 2×, lưỡi dao đi qua, v.v.)
- Xác định xem cộng hưởng có gây ra rung động cao không
- Hướng dẫn chiến lược sửa đổi
Chẩn đoán cấu trúc
- Xác định các thành phần yếu hoặc linh hoạt
- Xác định vị trí lỏng lẻo hoặc các cấu trúc nứt
- Đánh giá độ cứng của móng hoặc giá đỡ
- So sánh trước/sau để xác thực sửa đổi
Kiểm tra mô hình
- Xác định tần số tự nhiên, hình dạng chế độ, giảm chấn
- Xác thực các mô hình phần tử hữu hạn
- Tối ưu hóa thiết kế kết cấu
Diễn giải
Xác định tần số tự nhiên
- Đỉnh trong phổ phản ứng tác động = tần số tự nhiên
- Đỉnh nhọn = giảm chấn thấp (vấn đề cộng hưởng tiềm ẩn)
- Đỉnh rộng = giảm chấn cao (cộng hưởng ít quan trọng hơn)
- Nhiều đỉnh = nhiều chế độ
Đánh giá rủi ro cộng hưởng
- Nếu tần số tự nhiên phù hợp với tần số hoạt động (±20%) → rủi ro cộng hưởng
- Nếu tách biệt tốt (> 30% chênh lệch) → an toàn
- Chiều cao đỉnh biểu thị tiềm năng khuếch đại
Ước tính giảm chấn
- Đo chiều rộng đỉnh ở nửa chiều cao cực đại
- Tính toán tỷ lệ giảm chấn từ băng thông
- Hoặc từ tốc độ phân rã trong miền thời gian
Thuận lợi
Sự đơn giản
- Thiết bị tối thiểu cần thiết
- Thiết lập nhanh (phút)
- Không cần nguồn điện để kích thích
- Biểu diễn mọi lúc, mọi nơi
Kích thích băng thông rộng
- Tác động kích thích dải tần số rộng cùng lúc
- Tất cả các chế độ được xác định trong một thử nghiệm duy nhất
- Nhanh hơn phương pháp sin quét
Thực tiễn thực tế
- Không có thiết bị lớn để vận chuyển
- Làm việc trên máy móc đã lắp đặt
- Đủ nhanh để khắc phục sự cố thường xuyên
Hạn chế
Khả năng lặp lại
- Lực tác động thay đổi giữa các cú đánh
- Việc trung bình nhiều tác động giúp ích
- Búa có dụng cụ cung cấp lực ổn định
Phổ lực
- Phổ tác động phụ thuộc vào khối lượng búa và độ cứng của đầu búa
- Mẹo nhỏ: nhiều nội dung tần số thấp hơn
- Mẹo khó: nhiều nội dung có tần suất cao hơn
- Có thể không kích thích tất cả các tần số như nhau
Mức lực thấp
- Không thể thử nghiệm trong điều kiện lực mạnh
- Tính phi tuyến tính có thể không được kích thích
- Không phù hợp cho thử nghiệm phản ứng cấp cao
Kiểm tra va đập là một kỹ thuật đơn giản nhưng hiệu quả để xác định tần số tự nhiên và cộng hưởng của kết cấu chỉ bằng búa và máy phân tích rung. Tính thực tiễn của nó khi ứng dụng tại hiện trường khiến nó trở thành một công cụ xử lý sự cố thiết yếu để chẩn đoán các vấn đề cộng hưởng, xác nhận các sửa đổi kết cấu và thực hiện khảo sát mô hình nhanh mà không cần thiết bị kiểm tra chuyên dụng.