Lựa chọn đầu búa thử nghiệm va đập phù hợp

Lấy các phép đo chức năng đáp ứng tần số chất lượng cao (FRF) là chìa khóa để xác định tần số cộng hưởng của cấu trúc. Sử dụng đầu búa thích hợp là một phần quan trọng để có được phép đo FRF chất lượng.

Background

Trong quá trình thử nghiệm va đập modal, Chức năng đáp ứng tần số (FRF) được tính toán để xác định tần số tự nhiên của cấu trúc được thử nghiệm. FRF là thước đo đầu ra của hệ thống theo đáp ứng (thường là gia tốc, vận tốc hoặc chuyển vị) đến đầu vào đã biết (thường là lực).

Để tính toán một hàm FRF thử nghiệm, cả tín hiệu phản hồi đầu vào và đầu ra đều được đo bằng các cảm biến, như các tế bào tải và gia tốc kế.

Để đo tốt, lực đầu vào phải:

  • kích thích một dải tần số rộng ở biên độ cao (ví dụ, phía trên mức nhiễu của thiết bị)
  • có biên độ phân bố đều so với tần số

Một lực đầu vào lý tưởng nên được phân phối đồng đều so với tần số

Ý tưởng chung là tần số cộng hưởng có thể được xác định dễ dàng bằng cách áp dụng cùng một mức lực trên toàn bộ dải tần. Các đỉnh tần số đáp ứng với lực tương ứng với các tần số cộng hưởng.

Thời gian cùng miền tần số

Độ rộng của lực đầu vào được kiểm soát bởi độ dài thời gian của xung tác động. Thời lượng xung càng ngắn, đáp ứng miền tần số càng rộng.

Nói chung, có một mối quan hệ nghịch đảo giữa miền thời gian và tần số của tín hiệu. Tín hiệu có thời lượng ngắn là thời gian, có tần số đáp ứng rộng và ngược lại.

Ví dụ, sóng hình sin, liên tục trong miền thời gian có phổ tần số hẹp.

Mặt khác, các xung ngắn trong miền thời gian, mặt khác, có phổ tần số rộng.

Tip Adjustments

Vì một xung ngắn đòi hỏi một dải tần số kích thích rộng, làm thế nào đạt được điều này trong thực tế?

Phạm vi tần số lực đầu vào có thể được kiểm soát bằng cách thay đổi đầu búa theo hai cách:

  • Khối lượng búa – Giảm khối lượng của đầu búa làm cho búa tiếp xúc với cấu trúc trong một khoảng thời gian ngắn hơn. Khối lượng giảm cho phép búa đảo ngược hướng dễ dàng hơn sau khi va vào cấu trúc, giảm thời gian tiếp xúc.
  • Độ cứng của búa – Tăng độ cứng của đầu cho phép rút ngắn thời gian mà búa tiếp xúc với cấu trúc. Ví dụ, người ta có thể thay thế một đầu cao su bằng một đầu kim loại.

Kết quả mong muốn là một FRF rõ ràng trên toàn dải tần số quan tâm và phổ đầu vào tương đối đồng đều trong cùng dải tần số đó.

Nếu FRF trở nên nhiễu ở tần số cao hơn và phổ đầu vào giảm đáng kể, đây là dấu hiệu cho thấy đầu búa của chúng ta có thể quá nhẹ.

Tip “too” soft – Green: coherence, Red: FRF, Blue: input force spectrum

Nếu tất cả các phương thức cấu trúc bị kích thích, vượt xa dải tần quan tâm, có thể có tiếng ồn trên FRF ở tần số thấp hơn cho thấy đầu búa có thể quá cứng. Điều này có thể được gây ra bằng cách tạo ra quá tải vùng ngoài băng tần.

Tip “too” hard – Green: coherence, Red: FRF, Blue: input force spectrum

Khối lượng của búa cũng rất quan trọng để đảm bảo rằng có đủ lực được đưa vào cấu trúc để kích thích nó. Vì vậy, một đầu búa nặng hơn có thể cần thiết để đảm bảo rằng các mức lực cao. Ví dụ, đánh một chiếc thuyền 50 tấn bằng búa một pound sẽ không kích thích các chế độ của thuyền.

Kết luận

Giống như Goldie Khóa đang tìm kiếm một bát cháo hoặc một nơi để ngủ, chúng tôi đang tìm kiếm đầu búa đó là ‘vừa phải.

Đầu búa chính xác sẽ tạo ra đủ năng lượng để kích thích toàn bộ dải tần số quan tâm, nhưng không vượt quá đáng kể.

Đầu búa chính xác cũng sẽ đảm bảo rằng có đủ lực được đưa vào cấu trúc để kích thích các chế độ của cấu trúc.

Tip “just right” – Green: coherence, Red: FRF, Blue: input force spectrum

This post is also available in: enEnglish

Chia sẻ bài đăng này
  , , , ,


Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *