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
Felkészülés a zöld változásra
Az Angelantoni Test Technologies (ACS) régóta élen jár a zöld átállásban, melynek részükről az egyik legfontosabb eleme a hagyományos fluorozott hűtőgázokról a CO2-ra (R744) való váltás, amelynek GWP-je (globális felmelegedési potenciálja) 1.
bővebben
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.
bővebben
17. Nemzetközi Mocon Konferencia
Idén immár 17. alkalommal kerül megrendezésre a csomagolásvizsgálat témakörével foglalkozó Nemzetközi Mocon Konferencia, ezúttal a németországi Höhr-Grenzhausenben.
bővebben
Kérdezz-felelek Matt Kreiner termékmenedzserrel a Hitachi új, FT230 XRF készülékéről
Matt Kreiner a Hitachi bevonatelemző készülékeinek gyártásáért felelős termékmenedzser. Munkája során A Hitachi világszerte jelenlévő, különböző iparágakban tevékenykedő, bevonatokkal dolgozó felhasználói hálózatára fókuszál és igyekszik új megoldásokat találni azokra a kihívásokra, melyekkel a partnerek a napi munka során szembesülnek. A cégnél töltött 19 éve során jelentős tapasztalatot szerzett az XRF technológiával kapcsolatban és számos különböző szerepben próbálhatta ki magát.
bővebben
Új keménységmérővel bővült cégünk tesztkapacitása
Cégünk egyik fontos projektje a testORG, melynek keretében nem csupán a hazai laboratóriumok tesztkapacitását igyekszünk összefogni és egyszerűen elérhetővé tenni partnereink számára, de egyben saját laboratóriumunk eszközparkját és mérőkapacitását is folyamatosan növeljük. A már meglévő eszközök mellé nemrég sikerült beszereznünk egy új Innovatest Falcon 600 keménységmérőt, mely várhatóan fontos részét képezi majd a repertoárunknak. Az alábbiakban a készülékről találhatnak néhány alapvető információt.
bővebben
A tisztaságvizsgálat főbb típusai
A felület tisztasága szinten minden felületkezelő gyártási eljárás, bevonatfelvitel előtt kritikusan fontos. A szennyeződések forrása szerteágazó. Olajmaradék egy gyártó gépből, lerakódások, salakok a gyártási eljárásból, hűtő- és korróziógátló folyadékok, korróziós lerakódások, vagy akár emberi érintésből származó szennyeződés olyan sokszor láthatatlan problémát okoz, ami nehezíti a felületkezelők munkáját. Az ilyen szennyezők ronthatják a bevonat tapadását, a felület egyenletességét, némely esetben korrózióhoz, vagy mechanikai meghibásodásokhoz vezethetnek. Az alapanyagtól, a termék méretétől, az alkalmazás típusától függően számost tisztítási eljárást találunk, de hogy történik ezeknek a minőség ellenőrzése?
bővebben