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Schwing- und Schocktestarten

Schwing- und Schocktestarten

Simulierte Schwingungen unter Laborbedingungen werden verwendet, um das Produkt während der Entwicklung richtig auszulegen und um die Produkte auf Standards hin zu testen, wie z.B. dem Mil-std 810 usw. Dies wird gemacht, um Geräuschquellen, wie z.B. in Geräusch- und Rütteltests, zu lokalisieren und für Belastungsprüfungen, wo Fehlfunktionen in Bauteilen herbeigeführt werden. Data Physics SignalCalc Analyzer bieten alle Messmöglichkeiten, um die ganze Bandbreite an Schwingprüfungen und Testanwendungen abzudecken. Die primären Testarten der Schock- und Schwingprüfungen werden zum weiteren Verständnis weiter unten diskutiert.

Schwingregelungen der SignalStar Vibration Controllers sind die besten ihrer Art für all diese Schock- und Schwinganwendungen, und SignalForce Electrodynamic Shaker sind zuverlässige und getestete Shaker, was Data Physics zur einzigen Quelle für Schwingprüfgeräte macht.

Gleitsinusschwingregelung

Historisch gesehen wurde der erste Schwingtest, ein herkömmlicher Gleitsinustest, mit einen einzigen Sinuston mit variierender Frequenz, Phase und Amplitude durchgeführt. Ob gemessen oder nicht, Gleitsinusschwingprüfungen sollten alle Frequenzen testen, indem kontinuierlich veränderte Oszillationen geregelter Amplituden verwendet werden.

Gleitsinustests sind speziell zur Untersuchung des strukturellen Verhaltens im Resonanzfall. Des Weiteren können strukturelle Resonanzen mit hohen Antwortquoten angeregt werden, was diese Art Test ideal für Ermüdungstests macht.

Eine der wichtigsten Funktionen von Sinusschwingprüfungen sind die verwendeten Nachlauffilter. Qualitativ hochwerte und digitale Nachlauffilter, mit vom Benutzer wählbaren festen oder proportionalen Bandbreiten sollten hierbei verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Sinussignale in Umgebungen mit hohem Geräuschpegel exakt gemessen und geregelt werden.

Resonanzsuche und Nachlaufverweil

Resonanzsuche bestehen aus Gleitsinuse, um eine Übertragungsfunktion zu erhalten, um die Resonanzcharakteristik bewerten zu können. Eingabeparameter, wie z.B. Frequenzbereich, Amplitudengrenze und Mindest-Q-Faktor (Qualitätsfaktor oder Schärfefaktor) werden zur Bestimmung weiterführender Betriebsarten, die bewertet oder getestet werden sollten, verwendet.

Resonanzverweil ist bei Ermüdungstests vieler mechanischer Bauteile hilfreich. Der Resonanznachlauf erkennt automatisch Sprünge bei der Resonanzfrequenz und stellt das Sinuserregersignal ein, um solche Sprünge präzise verfolgen zu können. Aufgespürte Verweilpositionen sind üblich für Ermüdungstests von dauerschwingbeanspruchten Bauteilen, wie z.B. Turbinenschaufeln und Fahrzeugkurbelwellen.

Erfahren Sie mehr über die Resonanzverweilregelung und über einen der anspruchsvollsten Resonanzverweilprüfungen, den Turbinenschaufel-Dauerschwingbeanspruchungstests.

Die SignalStar Resonance Search and Dwell Anwendung ist extrem leistungsfähig beim Aufspüren von strukturellen Resonanzen für Ermüdungstests. Die Dwells können während der Ermüdungstests Sprünge in der Resonanzfrequenz automatisch verfolgen und Limits für das Ende der auf Amplituden oder Gesamtfrequenzsprung basierten Dwells setzen.

Multifrequenz Gleitsinusregelung

Angeführt von einem Konsortium Deutscher Automobilhersteller, haben sich Multifrequenzsinustests zu einer Methode von Haltbarkeitstests für Motoranbauteile, unter Verwendung multipler simultaner Gleitsinusschwingprüfungen, entwickelt. Das Ziel dieser neuen Spezifikation ist das Erarbeiten einer einheitlichen Methode zum Prüfen von Bauteilen, während Test- und Entwicklungskosten gesenkt werden sollen.

Diese Testtechnik teilt den Gleitfrequenzbereich in mehrere Intervalle und erlaubt es mehreren Frequenzen gleichzeitig aktiv zu sein, während die Gesamtprüfzeit deutlich reduziert wird. Vier Sinustöne, welche beispielsweise gleichzeitig durch den gleichen Frequenzbereich mit der gleichen Geschwindigkeit gefahren werden, werden die nötige Zeit um 75%, um die gleiche Ermüdung zu produzieren verglichen mit einem einfachen Frequenzsinustest, reduzieren.

Diese Methode nutzt orthogonale Eigenschaften von Sinusschwingungen um zu gewährleisten, dass das Testobjekt jeder Frequenz im Gleitbereich für die benötigte Zeitdauer ausgesetzt wurde, selbst wenn der Test an sich nicht so lange dauert.

Die Multifrequenzsinusregelungssoftware für das Data Physics SignalStar Schwingregelsystem reduziert die für Sinustests benötigte Gesamtzeit, ohne dabei an Regelungsgenauigkeit und –leistung einzubüßen.

Stichprobenartige Schwingregelung

Bei der Weiterentwicklung von Schwingprüfungen wurden Methoden gesucht, welche die Realbedingungen besser darstellen. Stichprobenartige Schwingregelungstests tun genau das, indem sie statistische Genauigkeiten mit Zufallszeitdaten bieten, welche einen durchschnittlichen Zielfrequenzbereich und –amplitude über die Zeitdauer hinweg haben. Indem Amplitude und Frequenz geregelt werden, können Testdaten mit den realen Datenreihen korreliert werden.

Ursprünglich angetrieben durch Transporttests können stichprobenartige Schwingdaten auch für Luftfahrt- und Automotiveanwendungen verwendet werden. Die Anwendungen reichen von Belastungstests in der Produktion von Elektronikbauteilen, bis hin zu Prototypentests und der Zertifizierung von Produkten nach Militärstandards. Stichprobentests regen alle Resonanzfrequenzen gleichzeitig an, deshalb, und wegen der statistischen Art von Zufallsdaten, sind diese genau passend für Schwingabnahmeprüfungen.

Data Physics ist reich an Erfahrung im Bereich der Schwingregelung, und hat daher in vielerlei Hinsicht einen Vorsprung bei Stichprobentests, darunter auch den fortlaufenden Biegungsalgorithmus. Folglich profitiert Data Physics SignalStar Random Control von Regelungsalgorithmen, die eine schnelle, präzise und stabile Stichprobenregelung für geschlossene Regelkreise haben.

Regelung im gemischten Modus (Sinus und Rauschen über Rauschen)

Tests im gemischten Modus werden verwendet, um die Schwingumgebung von Strukturen zu simulieren, welche aus einer Kombination von breitbandigen und zyklischen, oder schmalbandigen Energieform bestehen.

Zyklische Energie kann in der Form von Sinustönen (Linienfrequenzen) oder schmalbandigem Rauschen auftreten. Ein Beispiel für Schwingungen durch Sinus über Rauschen sind Helikopterschwingungen, wo sich zufällige Schwingungen aufgrund von Turbulenzen und Sinusschwingungen aufgrund von Rotorblattfrequenzen überlagern. Sinus über Rauschen wird auch häufig bei Automotivetests verwendet um die Fahrzeugmotorschwingungen mit einzubeziehen.

Aufgezeichnete Schwingungen von Fahrzeugen sind typisch für Random on Random (ROR), wo sich Schmalbandrauschen mit Breitbandrauschen überlagert. Sowohl für Sinus über Rauschen als auch für Rauschen über Rauschen können die Frequenzen von Sinus- und Schmalbandkomponente korrigiert oder herausgefiltert werden.

Die Simulation von Militärbeschuss ist ein weiterer Einsatzbereich für Tests im gemischten Modus. Die Regelung sorgt für schnelle ein/aus-Regelung der Schmalbandsignale, um Waffenbeschuss zu simulieren.

Schock- und Flüchtigkeitstests

Klassische Schocktests mit einem Shaker sind eine effiziente Alternative zu Falltests, jedoch mit dem Vorteil der besseren Genauigkeit und Wiederholbarkeit. Jedoch führen Schocktests mit Shakern ,aufgrund der begrenzten Ankerverschiebung und Shaker- und Verstärkerleistungsraten, zu physikalischen Grenzen.

Sowohl Schock- und flüchtige Ereignisse werden in der gleichen Art und Weise, wie eine angepasste Echtzeitregelung geregelt. Die vorübergehende Regelung beinhaltet das Importieren von Signalen, um gegenwärtig gemessene Kurzzeitdaten reproduzieren zu können.

Die SignalStar Classical Shock algorithms haben sich entwickelt, um den bestmöglichen Nutzen aus der verfügbaren Ankerverschiebung zu ziehen und um die Dynamik von Schocktests sowohl mit elektrodynamischen- als auch mit hydraulischen Shakern, effizient zu handhaben, indem fortschrittliche Kompensationsalgorithmen für gepulste Synthesen verwendet werden.

SRS Tests

SRS-Tests, SRS-Schockregelung oder Schockantwortspektrumsregelung werden gewöhnlich verwendet, um die komplexe Schwingumgebung, wie sie bei Erdbeben und pyrotechnischen Stößen vorkommen, zu simulieren.

Schockantwortspektren sind ein Beispiel für das Schadenpotential von flüchtigen Wellenformen. Die Testreferenz ist als Schockantwortspektrum spezifiziert. Ein Zeitverlauf (Beschleunigungsdiagramm) stimmt mit der gegebenen synthetisierten SRS-Referenz überein. Die synthetisierte Wellenform besteht aus wellenförmige Komponenten, welche gewöhnlicher weise entweder gedämpfte Sinusse oder Sinusschläge bestehen. Die Synthese ist ein iterativer Prozess, der endet, sobald der Fehler kleiner als ein vom Benutzer spezifizierter Wert ist.

SignalStar Controller bieten fortschrittliche Synthesefähigkeiten und Referenzantwortspektrumsregelung für einfaches Handhaben der anspruchsvollsten Anwendungen.

Zeitdatenreplikation

Zeitwellenformreplikation, oder Wellenformreplikation, erlaubt das Reproduzieren von Langzeitwellenformen im Labor und nicht im praktischen Einsatz. Dies erlaubt die Annäherung an die Realbedingungen mit Hilfe von zufälligen oder sinusförmigen Wellenformen. Durch das Verwenden aufgezeichneter Daten von Straßen- oder Flugtests kann beispielsweise ein realistischeres Schwingungsumfeld wiedergegeben werden, was eine höhere Qualität für das Testergebnis verspricht.

Die Zeitwellenformreplikation hat einige Nachteile bei der Verwendung für Qualitätstests oder im Entwicklungsprozess. Die Replikation prüft, dass das Produkt oder Bauteil mit der gegebenen Datenreihe funktioniert, aber lässt die statistische Variation von Zufallsdaten außen vor. Es kann häufig begründet werden, dass Zufallsdaten in vielen Fällen eine bessere Wiedergabe der Realumgebung darstellen. Weitere Kompromisse beinhalten die Testzeit. Generell gilt, Zufallstests können in der Dauer viel kürzer sein als Zeitdatenreplikation.

Üblicherweise verwendet die Regelung von Replikationsdaten eine iterative Technik, um eine Wiedergabedatei mit relativ langsamer oder offener Regelkreissteuerung zu entwickeln. Fortschrittlichste Steuerungen, wie z.B. die SignalStar Controller, besitzen die Fähigkeit Echtzeitsteuerung über aufeinanderfolgende Datenblöcke durchzuführen.

Die SignalStar Time Data Replication bietet alle nötigen Hilfsmittel, um gemessene Praxisschwingdaten aufzuzeichnen und auf einem einfachen oder auf mehreren Shakern in Ihrem Prüflabor zu reproduzieren.


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