Testy młotkiem modalnym – Praktyczne przeprowadzenie testu i analiza wyników [część 5]

W poprzednich artykułach z serii o testach z młotkiem modalnym poruszone zostały kwestie zastosowań i warunków, w których mogą być wykonane takie testy. W tym artykule, wykorzystując zgromadzoną dotąd wiedzę, zaprezentowany zostanie proces konfiguracji systemu pomiarowego, testu z młotkiem modalnym i analizy wyników.

UKŁAD POMIAROWY

Na poniższych fotografiach widnieje układ do przeprowadzenia testu z użyciem młotka modalnego. Badany obiekt został umieszczony na piance, która stanowi izolację od podłoża. Do stalowej konstrukcji w dobranych uprzednio lokalizacjach przytwierdzono siedem trójosiowych czujników drgań o czułości 10 mV/g. Akcelerometry wraz z czujnikiem wbudowanym w młotku modalnym zostały podpięte za pomocą przewodów do systemu akwizycji danych SIEMENS LMS SCADAS Mobile. Wykorzystane zostało 22 spośród 40 kanałów analizatora (7 x 3 osie akcelerometrów + 1 sygnał z młotka modalnego). Za pomocą przewodu Ethernet system został połączony z komputerem osobistym wyposażonym w zainstalowane oprogramowanie do przeprowadzania testów Simcenter Testlab.

KONFIGURACJA SYSTEMU POMIAROWEGO

Po podłączeniu akcelerometrów i młotka modalnego do systemu SIEMENS LMS SCADAS Mobile wszystkie kanały wejściowe zostały skonfigurowane. Nadano im odpowiednie nazwy oraz przypisano odpowiednio zorientowany układ współrzędnych. Do systemu dla każdego z kanałów wprowadzono dokładne wartości czułości zaczerpnięte z certyfikatów kalibracji. Korzystając z twierdzenia o próbkowaniu ustalono częstotliwość próbkowania sygnału na poziomie 6400 Hz, co stanowi dwukrotność górnej granicy przyjętego zakresu częstotliwości. Ze względu na krótki czas trwania impulsu wzbudzającego strukturę i szeroki rozpatrywany zakres częstotliwości, rozdzielczość pomiaru w dziedzinie częstotliwości wynosi 3.125 Hz. Jest to wartość, która do celu wstępnej identyfikacji jest wystarczająca.

TEST I ANALIZA WYNIKÓW

Do badania struktury wykorzystano skonfigurowany układ pomiarowy. W trakcie badania, w celu uśrednienia wyników obiekt został wzbudzony pięciokrotnie w górnej części struktury. Test został powtórzony dla każdego z kierunków X, Y, Z. Wyniki testu rejestrowano w postaci częstotliwościowych funkcji przejścia (FRF). Na poniższych rysunkach zamieszczono odpowiedzi na impulsowe wzbudzenie w trzech kierunkach w miejscach, w których znajdowały się akcelerometry. W celu zachowania czytelności wykresu nie rozróżniono czujników drgań oraz ich osi.

Analizując otrzymane wyniki testu z młotkiem modalnym bardziej wnikliwie można zauważyć niewielki wzrost funkcji odpowiedzi dla 19 Hz. Jest to częstotliwość, w której uchwyt zachowuje się jak ciało sztywne, jednocześnie spoczywając na izolującej piance o określonej sztywności. Odnotowane przez czujniki wibracje stanowią drgania powstałego w taki sposób oscylatora harmonicznego. Dodatkowo, warto zauważyć, że owa częstotliwość (19 Hz) w znacznym stopniu odbiega od pierwszej częstotliwości rezonansowej struktury (1062 Hz), co świadczy o poprawnym doborze sztywności pianki izolującej.

PODSUMOWANIE

Testy z użyciem młotka modalnego pozwalają w prosty i skuteczny sposób określić dynamiczne właściwości konstrukcji, takie jak częstotliwości rezonansowe i postaci drgań własnych. Przeprowadzona analiza potwierdziła, że metoda ta, przy odpowiedniej konfiguracji systemu pomiarowego, dostarcza cennych informacji niezbędnych do oceny zachowania obiektu pod wpływem drgań.