Измерение механической подвижности конструкций объектов
в программном обеспечении ZETLAB
При проектировании любой механической системы или усовершенствовании уже имеющиеся, важную роль для ее работоспособности и надёжности играет определение и представление динамических свойств.
Как правило, эффективным средством описания динамического поведения конструкции является анализ мод колебаний. В данной статье подробно остановимся на экспериментальном определении динамических свойств системы по средствам частотных характеристик. Отметим, что данный вид представления не зависит от типа сигналов, используемых при испытаниях.
Динамические частотные характеристики систем можно определить измерением механической подвижности через характеристики движения: скорость, ускорение или перемещение в разных точках конструкции.
Руководство по экспериментальному определению механической подвижности приведено в национальном государственном стандарте ГОСТ Р 59368.1-2021 «Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности. Часть 1. Общее руководство и требования к преобразователям».
Общепринятая классификация частотных характеристик по величинам, характеризующим вибрацию, приведена в таблице.
| Величина, описывающая отклик | Частотная характеристика | Определение частотной характеристики | Единица измерения |
| Ускорение, a | Ускоряемость | G = a/F | м/(Н·с²) = кг-1 |
| Эффективная масса | M = F/a | Н·с2/м = кг | |
| Скорость, v | Подвижность | Y = v/F | м/(Н·с) |
| Импеданс | Z = F/v | Н·с/м | |
| Перемещение, d | Податливость | Q = d/F | м/Н |
| Жесткость | R = F/d | Н/м |
Экспериментальное определение частотных характеристик
Экспериментальное определение частотных характеристик проведем для конусной пластины.
В составе оборудования нам потребуется:
Расчет частотных характеристик будет вестись в автоматизированном режиме с помощью программного обеспечения ZETLAB в программе «Взаимный узкополосный спектральный анализ».
На вибростенде с закрепленным образцом и установленными датчиками, с помощью системы управления виброиспытаниями будем создавать гармоническое возбуждение с изменением частоты возбуждения по всему диапазону измерения.
Также, система управления виброиспытаниями используется для обработки сигналов, поступающих от датчиков, а программа «Взаимный узкополосный спектральный анализ» в свою очередь для расчета и построения графиков частотных характеристики по заданным параметрам.
Ниже представлены полученные экспериментальным образом графики.
Ускорение
Скорость
Перемещение
Согласно ГОСТ Р 59368.1-2021, измерение механической подвижности позволяет решить целый ряд задач, связанных:
- с предсказанием отклика конструкции объекта на известное входное возбуждение;
- с определением модальных характеристик конструкций;
- с описанием динамического взаимодействия связанных конструкций;
- с проверкой адекватности и повышением точности математической модели конструкции;
- с определением свойств простых и композиционных материалов.
А готовое решение на базе устройств и программного обеспечения производства ZETLAB позволит без труда реализовать эти задачи на практике.