锤击试验法(2019.12.04)

锤击试验法(2019.12.04)

一、试验装置图

1.Siemens

冲击测量设备(Impact measurement equipment)

试验模态分析(

experimental modal analysis

2.摩擦片的共振频率测试(来自师兄)

用细绳将摩擦片吊起,测量自由边界的共振频率

二、如何选用锤头

以下内容来自西门子官网:

https://community.sw.siemens.com/s/article/what-modal-impact-hammer-tip-should-i-use

辨识共振频率的关键在于高质量地测量频率响应函数(FRF),而高质量地测量FRF需要选择合适的锤头。

在模态冲击测试(modal impact test)中,计算FRF用来确认被测结构的固有频率。FRF是系统对已知输入(通常为力force)的响应(通常是加速度acceleration, 速度velocity,位移 displacement)的量度。

对一个好的测量(measurement)来说,输入应该满足:

1.在高振幅下激发宽频域(例如,高于仪器的本底噪声);

2.振幅相对于频率均匀分布。

理想的力应相对于频率均匀分布(An ideal input force should be uniformly distributed vs. frequency)

时域与频域

输入力的频域宽度由冲击脉冲的时间长度控制。 脉冲持续时间越短,频域响应变得越宽。通常,信号的时域和频域之间存在反比关系。 持续时间短的信号,其频率响应范围广,反之亦然。

例如,在时域中连续的正弦波具有较窄的频谱。

另一方面,时域中的短瞬态脉冲具有较宽的频谱。

锤头的质量和刚度都对输入力的频率范围有影响。

锤子质量:减小锤子尖端的质量会使锤子在较短时间内接触结构。 减小的质量使锤子在撞击结构后更容易反转方向,从而减少了接触时间。

锤子刚度:增大尖端的刚度可以缩短锤子与结构接触的时间。 例如,可以用金属尖端代替橡胶尖端。

理想的结果是在感兴趣的整个频率范围内获得清晰的FRF,并在同一频率范围内获得相对均匀的输入频谱。

如果FRF在较高频率下变得嘈杂,并且输入频谱显著下降,则表明我们的锤头可能太软。

Tip "too" soft - Green: coherence, Red: FRF, Blue: input force spectrum

如果结构的所有模式都被激发,远远超出了所关注的频率范围,则在低频上的FRF上可能会有噪音,这表明锤头可能太硬了。 这可能是由创建“带外”过载(“out-of-band” overloads)引起的。

Tip "too" hard - Green: coherence, Red: FRF, Blue: input force spectrum

锤的质量对于确保有足够的力输入到结构中以激发它也很重要。 因此,可能需要较重的锤头以确保力水平较高。 例如,用一磅重的锤子击打50吨的船将不会激发船的模式。

正确的尖端将引起足够的能量来激发感兴趣的整个频率范围,但不会明显超出该范围。

正确的尖端还将确保向结构输入足够的力以激发结构的模式。

Tip "just right" - Green: coherence, Red: FRF, Blue: input force spectrum

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