Lökéshullám spektrális elemzése
A „Shock Response Spectra” fogalmat Dr. Maurice Biot alkalmazta először 1932-ben a földrengések jellemzésére, de széleskörű elterjedésére a hidegháború és a nukleáris fegyverek hatásainak kutatására kezdték alkalmazni elsősorban az amerikai haditengerészetnél az 1960-as években. A szimuláció során mind az ágyú lövések, mind a találatok, illetve a víz alatt robbanó töltetek által okozott mechanikai lökések súlyosságának mutatójaként használták.
A USS ARKANSAS (CGN-41) nukleáris meghajtású rakétacirkáló jobb oldalán irányított robbanótöltetettel
végeznek egy lökéshullám elemzést az Atlanti Óceánon 0982. március 17-én
Mára az SRS a civil életben is széles körben elterjed elemzés típus, megtalálható szinte minden rázógép vezérlő rendszer programja között. Elsősorban a termékek, épületek tervezése során az impulzus hatások által okozott terhelések jellemzésére használják, mint többek között:
- Földrengések
- Esés utáni becsapódások
- Kilövéskor keletkező erők
- Több fokozatú hajtóművek leválasztása során keletkezett erők
- Pirotechnikai események, pl. robbanások hatására született lökéshullámok
A lökésválasz-spektrummal kapcsolatban gyakori tévhit, hogy az egy egyszerű frekvenciatartománybeli jel. Az SRS-t azonban egy egy szabadságfokú rendszer időtartománybeli csúcsából számítják ki.
Az SRS megértéséhez érdemes először megvizsgálni az egy szabadságfokú (SDOF) rendszer válaszát egy tranziens bemenetre. Az alábbi ábra egy egy szabadságfokú rendszert mutat, ahol a tömeget egy rugó és egy lengéscsillapító rendszer támasztja alá.
A tranziens bemenet és az egy szabadsági fokú válasz közötti átbocsátóképességet a következő egyenlet adja meg:
A rugó merevség és a tömeg aránya határozza meg az SDOF-rendszer saját frekvenciáját. A bemenet és a válasz közötti átbocsátóképességet a lenti grafikon mutatja. A rezonancia a rezonanciafrekvencia közelében a válaszjel erősödését, a sajátfrekvencia felett pedig a válaszjel csillapodását eredményezi. A csillapítási tényező befolyásolja a rezonancia alatti erősítés mértékét.
A csillapítási tényező a kritikus csillapítás százalékában vagy Q-ban is kifejezhető, ahol:
A lökésválasz-spektrumot úgy számítjuk ki, hogy egy sor SDOF-szűrőt hozunk létre, amelyek n-edik oktáv frekvenciákon logaritmikusan vannak elhelyezve. Minden szűrőnek ugyanaz a csillapítási tényezője.
Az SDOF-szűrők segítségével kiszámítható ennek az egy szabadsági fokú rendszernek időtartománybeli válasza, és ennek a csúcsértéket használjuk az SRS kalkulációjakor.
Az SRS-ben használható csúcsválaszjeleknek több típusa is lehet. Először is, az SDOF-szűrőből kiszámított válaszidő-előzményt két részre oszthatjuk. A gerjesztés során mért SDOF-választ nevezzük elsődleges válasznak (Primary Response), a gerjesztés befejezése utáni SDOF-válasz szakaszát pedig maradék válasznak (Residual Response) nevezzük. Az így kapott elsődleges és másodlagos jelek pozitív és negatív csúcs értékeit különböző SRS-mérésekhez elvégzéséhez használják fel.
A felhasznált jelek:
Az SRS jelalakot ezekkel a jelcsúcsokkal hozzuk létre úgy, hogy az SDOF-rendszerek egyedi csúcs értékeit ábrázoljuk az adott SDOF rendszerek saját frekvenciájával szemben. Ez jellemzően logaritmikus frekvencia tengelyen, n oktáv távolsággal történik az alábbi módon:
Az adott SRS-mérés során használt csillapítási értékek minden frekvencián állandóak, de SRS fajtánként eltérőek lehetnek. Pirotechnikai események esetén a csillapítás jellemzően 5%-os, míg pl. földrengésvizsgálatok során jellemzően 2%-os kritikus csillapítást alkalmaznak.
A lökéshullám hatására bekövetkező legnagyobb károsodás a vizsgálati tárgy sajátfrekvenciáinál várható, ezért az SDOF modellt arra használják széleskörűen, hogy megjósolják a termék sajátfrekvenciás válaszát egy ilyen lökéshullám által gerjesztett erőhatásra. Mivel a saját rezonancia frekvencia a vizsgált frekvenciatartományon belül bárhol lehet, az SRS a csúcs SDOF-válasz veszi alapul a frekvencia függvényében, n-edik oktávközzel, hogy a helyes értéket megkapja.
Az alábbi ábrán egy lökéshullám impulzusa és annak lökésválasz-spektruma látható. Jól észrevehető, hogy bár a lökéshullám maximális gyorsulása 17 g volt, addig a lökésválasz maximuma elérte a 40 g-t is. Ez a nagyobb amplitúdó jellemző az SRS vizsgálatokra, a tárgy saját rezonanciája miatt fellépő erősítésnek köszönhető a megemelkedett válasz.
Az eredeti cikk a Dataphysics Inc. blogján jelent meg, fordította, lektorálta Nosztrai Ádám, ATESTOR Kft.
Understanding Shock Response Spectra | Data Physics
Az SRS megértéséhez érdemes először megvizsgálni az egy szabadságfokú (SDOF) rendszer válaszát egy tranziens bemenetre. Az alábbi ábra egy egy szabadságfokú rendszert mutat, ahol a tömeget egy rugó és egy lengéscsillapító rendszer támasztja alá.
A tranziens bemenet és az egy szabadsági fokú válasz közötti átbocsátóképességet a következő egyenlet adja meg:
A rugó merevség és a tömeg aránya határozza meg az SDOF-rendszer saját frekvenciáját. A bemenet és a válasz közötti átbocsátóképességet a lenti grafikon mutatja. A rezonancia a rezonanciafrekvencia közelében a válaszjel erősödését, a sajátfrekvencia felett pedig a válaszjel csillapodását eredményezi. A csillapítási tényező befolyásolja a rezonancia alatti erősítés mértékét.
A csillapítási tényező a kritikus csillapítás százalékában vagy Q-ban is kifejezhető, ahol:
A lökésválasz-spektrumot úgy számítjuk ki, hogy egy sor SDOF-szűrőt hozunk létre, amelyek n-edik oktáv frekvenciákon logaritmikusan vannak elhelyezve. Minden szűrőnek ugyanaz a csillapítási tényezője.
Az SDOF-szűrők segítségével kiszámítható ennek az egy szabadsági fokú rendszernek időtartománybeli válasza, és ennek a csúcsértéket használjuk az SRS kalkulációjakor.
Az SRS-ben használható csúcsválaszjeleknek több típusa is lehet. Először is, az SDOF-szűrőből kiszámított válaszidő-előzményt két részre oszthatjuk. A gerjesztés során mért SDOF-választ nevezzük elsődleges válasznak (Primary Response), a gerjesztés befejezése utáni SDOF-válasz szakaszát pedig maradék válasznak (Residual Response) nevezzük. Az így kapott elsődleges és másodlagos jelek pozitív és negatív csúcs értékeit különböző SRS-mérésekhez elvégzéséhez használják fel.
A felhasznált jelek:
- Primary Positive (elsődleges pozitív)
- Primary Negative (elsődleges negatív)
- Residual Positive (maradvány pozitív)
- Residual Negative (maradvány negatív)
- Maxi-max (az összes jel legnagyobb csúcsa)
Az SRS jelalakot ezekkel a jelcsúcsokkal hozzuk létre úgy, hogy az SDOF-rendszerek egyedi csúcs értékeit ábrázoljuk az adott SDOF rendszerek saját frekvenciájával szemben. Ez jellemzően logaritmikus frekvencia tengelyen, n oktáv távolsággal történik az alábbi módon:
Az adott SRS-mérés során használt csillapítási értékek minden frekvencián állandóak, de SRS fajtánként eltérőek lehetnek. Pirotechnikai események esetén a csillapítás jellemzően 5%-os, míg pl. földrengésvizsgálatok során jellemzően 2%-os kritikus csillapítást alkalmaznak.
A lökéshullám hatására bekövetkező legnagyobb károsodás a vizsgálati tárgy sajátfrekvenciáinál várható, ezért az SDOF modellt arra használják széleskörűen, hogy megjósolják a termék sajátfrekvenciás válaszát egy ilyen lökéshullám által gerjesztett erőhatásra. Mivel a saját rezonancia frekvencia a vizsgált frekvenciatartományon belül bárhol lehet, az SRS a csúcs SDOF-válasz veszi alapul a frekvencia függvényében, n-edik oktávközzel, hogy a helyes értéket megkapja.
Az alábbi ábrán egy lökéshullám impulzusa és annak lökésválasz-spektruma látható. Jól észrevehető, hogy bár a lökéshullám maximális gyorsulása 17 g volt, addig a lökésválasz maximuma elérte a 40 g-t is. Ez a nagyobb amplitúdó jellemző az SRS vizsgálatokra, a tárgy saját rezonanciája miatt fellépő erősítésnek köszönhető a megemelkedett válasz.
Az eredeti cikk a Dataphysics Inc. blogján jelent meg, fordította, lektorálta Nosztrai Ádám, ATESTOR Kft.
Understanding Shock Response Spectra | Data Physics
Akasel fogyóanyagok: Egészségbarát megoldások a metallográfiában
Az Akasel egy dán vállalat, amely kiváló minőségű metallográfiai fogyóanyagokat fejleszt és gyárt. Termékei nemcsak kiemelkedő teljesítményt nyújtanak a laboratóriumi vizsgálatok során, hanem az egészségvédelem és fenntarthatóság szempontjából is előremutatóak.
bővebben
Hogyan fedezhetők fel idejében az utak alatti üregek, megelőzve a víznyelők felbukkanását?
Az utak felszíne alatt található üregek és más anomáliák idővel akár súlyos problémákhoz is vezethetnek, hiszen ezek okozzák például az utak beszakadását okozó hatalmas víznyelőket is. Ez utóbbiak váratlan megjelenése pedig nem csak az infrastruktúrát teheti tönkre, de akár emberéletet is követelhet. Mennyire váratlan azonban valójában ezek felbukkanása, mikor a felfedezésükre szolgáló technológia egyébként rendelkezésre áll? A cikkben a jelenség okainak és a lehetséges prevenciós megoldásoknak járunk utána.
bővebben
Mi az a ködkisülési spektrometria?
Mit foglal magában a ködkisülési spektrometria és hogyan illeszkedik a felületelemzés és az atomi spektroszkópia területébe?
bővebben
Azonnal megvehető/elvihető mérőkészülékek
Az ATESTOR Kft-nél nagy hangsúlyt fektetünk arra, hogy ügyfeleink a vizsgálati technológiákat beruházás előtt megtekinthessék, kipróbálhassák. Célunk, hogy mindig a lehető legújabb, legfrisebb bemutató eszközeink legyenek elérhetőek, így demo parkunk időről időre megújul és lehetőséget kínálunk a bemutató készülékek gyors, kedvező áru megvásárlására. A pontos árakkal és részletekkel kapcsolatban keressenek minket bizalommal elérhetőségeinken!
bővebben
Fénycsövek helyett LED színkabinok: EU szabályozás és innováció
A fénycsövek évek óta a pontos színértékelést igénylő iparágak egyik fő támaszai, de hátrányaikat egyre nehezebb figyelmen kívül hagyni. Ezek a lámpák felmelegedési időt igényelnek, és torzíthatják a színpontosságot, ami a termelési idő kieséséhez vezet, és magasabb költségeket eredményez. Ami még fontosabb, hogy a fénycsövek veszélyes anyagokat, például higanyt tartalmaznak, ami megnehezíti az ártalmatlanításukat. Ez utóbbi tényező már régóta zavarja a szabályozó testületeket, amelyek végre összefogtak és azt mondták: elég volt.
bővebben
Eladó Innovatest FALCON 600G2 Mikro Vickers/Vickers keménységmérő készülék!
Az eddig cégünk bemutatótermében demo célokat szolgáló keménységmérő készülék most megvásárolható kulcsrakészen, leszállítva és beüzemelve 1+1 év garanciával!
bővebben