Branchen

Anwendungen

Produkte

Quellen

Neuigkeiten und Events

Über uns

Kontaktieren Sie uns

Modal- und Betriebsschwingformprüfungen

Modal- und Betriebsschwingformprüfungen

Allgemein, Resonanzuntersuchung, Planung, ODS

Aufprallprüfung

Shakertests, Gestufte Sinustests

Der strukturelle Dynamikbereich einer Struktur oder eines Systems enthält natürliche Frequenzen, Dämpfungs- und Steifigkeitsfaktoren und Schwingformen. Die Erforschung dieser Parameter wird häufig auch als Modaltest oder Modalanalyse bezeichnet.

Modalanalysen können sowohl experimentell durch Frequenzdurchgangsprüfungen oder mathematisch mit Hilfe Finite Elemente Analysen bestimmt werden. Komplexe strukturelle Bewegungen werden dabei auf die individuellen Schwingmodi reduziert.

Experimentelle Modalanalysen werden oft im Produktentwicklungsprozess verwendet, um FEA mathematischer Modelle zu überprüfen und zu aktualisieren. Sie können auch dazu verwendet werden, um ein neues strukturelles Modell zur Modifikation eines speziellen Problems zu generieren oder um die Entwicklung der Strukturleistung zu überprüfen.

Jedenfalls wird die Beschaffung von Modaldaten aus einer Vielzahl von Gründen durchgeführt und oft ist die Analyse der gesamten Daten gar nicht nötig. Schlicht das Kennen der Resonanzen oder das Verstehen von Aspekten von dem Resonanzverhalten bietet häufig Vorteile in vielen Phasen der Entwicklung und Fehlersuche. Allgemeine Resonanzuntersuchungen und Frequenzdurchgangsprüfungen können zur Identifizierung von Problemfrequenzen hilfreich sein.

Betriebsschwingform- (Operation Deflection Shape/ODS) Analysen gehen hier einen Schritt weiter und zeigen die Deformation einer Struktur bei speziellen Frequenzen. ODS zeigt die Rückmeldung einer Struktur, sowohl für Resonanz- als auch für Erregerschwingung, und kommt den Realbedingungen oft sehr nahe.

Modalanalysen sind oft ähnlich wie ODS in der Deformation der Struktur, aber sie befassen sich primär mit den Resonanzfrequenzen (auch Eigenfrequenzen genannt) einer Struktur. Modalanalysen werden üblicherweise durchgeführt, indem die Struktur mit einer bekannten Kraft angeregt wird und anschließend die Rückmeldung der Struktur an vielen Positionen mit Hilfe von Beschleunigungssensoren gemessen wird. Es gibt Betriebsmodalanalysetechniken, um Daten auch ohne externe Krafteinleitung zu erhalten. Übertragungsfunktionen werden zur Modaldatenbeschaffung verwendet.

Es gibt einige Herausforderungen bei der Beschaffung von Modaldaten. Darunter fallen der Dynamikbereich, Phasenanpassung, Verkabelung und Planung.

Dynamikbereich und Phasenanpassung sind Schlüsseleigenschaften eines guten dynamischen Signalanalysators der für Modalanalysen oder Strukturtests verwendet wird. Erfreulicherweise weisen die SignalCalc Dynamic Signal Analyzers exzellente Spezifikationen für Dynamikbereich und Phasenanpassung in einem einzigen Gerät oder über tausende von Kanälen hinweg, auf.

Das Verkabeln und der Testaufbau für komplexe Modaltests kann selbst den erfahrensten Testingenieur oder –spezialisten alles abverlangen. Viele große Modelle umfassen hunderte oder gar tausende Kanäle simultaner Datenerfassung. Gute Kabelmanagementtechniken sind hierbei wichtig. Zusätzlich unterstützt die Verwendung dezentraler DSP-Architekturen an Frontenden bei diesem Prozess. Mehrere Hardwaregeräte verteilt über große Distanzen, erlauben es Kabelsalat zu verhindern und Fehler drastisch zu reduzieren. Einheitliche Kabellängen vom Sensor zur Empfangshardware helfen, eine Störquelle durch variierende Kabellängen zu eliminieren. Das SignalCalc Savant System erlaubt eine dezentrale Datenerfassung mittels mehreren Geräten über Entfernungen von 1000m.

Verkabelung und Planung gehen Hand in Hand während der Einrichtung des Testaufbaus. Das genaue Verfolgen von Punkt und Richtung eines jeden Kanals, während diese inkrementiert werden falls ein umlaufender Wandler oder Eingang benutzt wird, kann schnell unübersichtlich werden, falls dies nicht ordentlich gemacht wird. SignalCalc Dynamic Signal Analyzers bieten integrierte Planungs- und Echtzeitexportfunktionen, um bei dieser komplexen Aufgabe für Abhilfe zu sorgen.

Aufprallprüfungen

Aufprallprüfungen werden manchmal auch Knalltest, Klopftest oder Hammerresonanztest genannt. Dazu gehört ein Hammerwerkzeug, um eine Struktur anzuregen und die Reaktion zu messen. Die SignalCalc Transfer Function Analysis Suit bietet Nutzern alle brauchbaren Funktionen, um präzise Übertragungsfunktionsmessungen zu ermöglichen. Beispielsweise können Kraft und exponentielle Fenster benutzerdefiniert werden, was für minimalen Verlust sorgt.

SignalCalc Analyzers haben eine signifikant verbesserte Implementation der Kraftanzeige, entworfen um einen bekannten Mangel der Antwortanzeige zu kompensieren. Diese „Dämpfungs-kompensierte“ Kraftanzeige ist eine gestutzte exponentielle Form, fast schon ein einfaches Rechteck. Die Exponentialform nutzt dieselbe Zeitkonstante (Antwortbreite) wie die Exponentielle der Antwortanzeige und korrigiert die Amplitude des Kraftbereichs automatisch, um Variationen im Antwortamplitudenspektrum aufzuspüren, welche von der Aufnahmezeit-Position in der Exponential-Antwortanzeige verursacht wird.

Als Folge der vielen “Handarbeit” bei Aufprallprüfungen ist es schwer die Ordnung der Messungen, wegen der Variationen von Position und Menge der getätigten Aufschläge, beizubehalten. Die SignalCalc Analyzers haben einen Mittelwertsvorschau-Modus, mit dem der Benutzer die Zeit- und die Frequenzbereichsansichten von jeder Aufnahme begutachten kann, um die Aufpralldaten zu verifizieren bevor die neue Aufnahme in die Mittelwertbildung der Messung aufgenommen wird.

Shakertests

Für größere oder komplexere Strukturen kann ein elektrodynamischer Shaker nötig werden, um die Struktur mit ausreichender Energie anzuregen damit ein ausreichendes Signal-Rauschen-Verhältnis erreicht wird. Des Weiteren ist es hilfreich Shaker einzusetzen, wenn extrem stetige und präzise Ergebnisse benötigt werden, da Shaker mögliche menschliche Fehler eliminieren, welche eventuell in Aufpralltests auftreten könnten.

Shaker regen die Struktur mittels eines schmalen Stabs oder “Stachel” an. Der Stachel ist so entworfen, dass er Energie nur zur seitlichen Richtung übertragt, was der Entkoppelung der Dynamik des Shakers vom Testobjekt zugutekommt. Des Weiteren nutzen Shaker, welche speziell für Modaltests entwickelt wurden, häufig ein „Spider-Flexure“ System oder eine spezielle Lagerung, um den Shaker weiter zu entkoppeln. Der SignalForce LMT-100 besitzt beispielsweise eine spezielle Kupfer-Beryllium Spider Flexure und alle anderen SignalForce Modalshaker verwenden ein lineares Rotationslager zum vollständigen Entkoppeln. Die Wahl zwischen einem Lager oder einem Flexure-System entsteht aus einem Kompromiss zwischen Shakergröße und Leistung. Für mehr Informationen, entdecken Sie
SignalForce Modal Shakers.

SignalCalc Analyzers bieten einen großen Bereich an Erregersignalen, um eine Vielzahl an Messsituationen bedienen zu können. Rauschen, verteiltes Rauschen, zirpen und Gleitsinus sind unter den vierzehn verschiedenen Möglichkeiten zur Signalerzeugung für Übertragungsfunktionstests.

Eine spezielle Anwendung, die gestuften Sinustests, ermöglichen dem Benutzer, Testergebnisse mit dem Anregen nur einer einzigen Frequenz zu einem bestimmten Zeitpunkt zu erzielen. Diese Anwendung ist ein geschlossener Regelkreis und erlaubt es dem Benutzer verschiedene Messbereiche mit verschiedenen Gleitgeschwindigkeiten und Auflösungen zu definieren. Gestufte Sinustests sind speziell dann hilfreich, wenn das Testsystem Zusammensetzungen oder geschlossene Regelkreissysteme beinhaltet. Sinusgleiten kann durch verschiedene Eingangslevel erreicht werden, um die Nichtlinearität der Struktur eines Systems vollständig bewerten zu können.

SignalCalc dynamischer Signalanalysator sind exzellente Analyzer für große und kleine strukturelle Dynamiktests.


Distributor And Representative Contact Us Library


Modal and Operating Deflection Shape Testing - Data Physics Corporation 1


Modal and Operating Deflection Shape Testing - Data Physics Corporation 2