ГОСТ ИСО 7626-2-94

Группа Т34

     
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Вибрация и удар

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ
 ПОДВИЖНОСТИ

Измерения, использующие одноточечное поступательное возбуждение
присоединенным вибровозбудителем

Vibration and shock. Experimental determination of mechanical mobility.
Measurements using single-point translation excitation with an attached vibration exciter

ОКС 17.160

ОКСТУ 0011

Дата введения 1997-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Российской Федерацией

ВНЕСЕН Техническим секретариатом Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 6-94 от 21 октября 1994 г.)

За принятие проголосовали:

3 Настоящий стандарт представляет собой полный аутентичный текст международного стандарта ИСО 7626-2-90 "Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности. Измерения, использующие одноточечное поступательное возбуждение присоединенным вибровозбудителем"

4 Постановлением Комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 28 июня 1996 г. N 439 межгосударственный стандарт ГОСТ ИСО 7626-2-94 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 1997 г.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Введение

Измерение подвижности, а также таких характеристик, как ускоряемость или динамическая податливость, как правило, является одним из этапов решения следующих задач:

- предсказание отклика объекта на известное входное возбуждение;

- определение модальных характеристик объекта (форм мод, собственных частот и коэффициентов демпфирования);

- описание динамического взаимодействия конструкций;

- проверка адекватности математических моделей;

- определение динамических свойств (комплексных модулей упругости) материалов.

Все положения настоящего стандарта справедливы как для измерения подвижности, так и таких характеристик, как ускоряемость и динамическая податливость, однако для простоты везде в тексте используется понятие подвижности. Для перехода от одной частотной характеристики к другой достаточно произвести соответствующие преобразования характеристик движения, например виброускорения в виброскорость.

     1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт является руководством для измерения входной и переходной механической подвижности и других частотных характеристик (ускоряемости, динамической податливости, свободной эффективной массы и т.п.) конструкций, таких как здания, машины и транспортные средства, с помощью прикрепляемого вибровозбудителя, создающего поступательное возбуждение в одной точке конструкции в течение всего времени измерения.

     2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 24346-80 (СТ СЭВ 1926-79) Вибрация. Термины и определения

ГОСТ ИСО 7626-1-94 Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности. Основные положения

     3 ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Общие термины и определения по вибрации - по ГОСТ 24346.

Термины, связанные с измерением механической подвижности и других частотных характеристик, - по ГОСТ ИСО 7626-1.

     4 СОСТАВ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Системы для измерения подвижности состоят из элементов, подобранных из расчета выполнения конкретно поставленной задачи. Общие элементы таких систем и их соединения показаны на рисунке 1.

1 - усилитель мощности; 2 - устройство регулировки амплитуды;
3 - вибровозбудитель; 4 - генератор сигналов; 5 - контрольный осциллограф;
6 - преобразователь силы; 7 - анализатор; 8 - испытуемая конструкция;
9 - преобразователь вибрации; 10 - формирователь сигнала;
11 - графопостроитель или другой выходной прибор

Рисунок 1

 5 ОПОРА ИСПЫТУЕМОЙ КОНСТРУКЦИИ

5.1 Общие положения

Измерения подвижности проводятся на конструкциях, находящихся либо в безопорном положении (в свободно подвешенном состоянии), либо в опорном положении (прикрепленных к одной или нескольким опорам) в зависимости от цели испытаний. Реакции связи, возникающие в результате использования вибровозбудителя, рассматриваются в 6.4.

5.2 Измерения на конструкциях в опорном положении

Опора испытуемой конструкции должна представлять собой нормальную опору в обычных условиях эксплуатации, за исключением случаев, оговариваемых особо. Описание опоры следует включать в протокол испытаний.

5.3 Измерения на конструкциях в безопорном положении

5.3.1 При испытаниях в безопорном положении следует использовать мягкий подвес. Значения соответствующих членов матрицы подвижности подвеса в точках крепления подвеса к испытуемой конструкции должны, по крайней мере, в десять раз превышать значения соответствующих членов матрицы подвижности конструкции в этих же самых точках. Сведения о системе подвеса должны быть занесены в протокол испытаний.

5.3.2 Используемый подвес должен удовлетворять условию, все резонансные частоты колебаний твердого тела на подвесе должны быть более чем в два раза меньше нижней границы частотного диапазона измерений.

5.3.3 Как правило, для мягкого подвеса используются амортизационные шнуры и упругие подушки из таких материалов, как пенопласт и резина. Поскольку некоторые системы подвеса обладают значительной массой, но малым демпфированием, необходимо убедиться, что резонансные частоты подвеса не совпадают с резонансными частотами самой испытуемой конструкции. Массы любых элементов подвеса, таких как крюки и стяжные гайки, расположенных близко к испытуемой конструкции, не должны превышать одной десятой свободной эффективной массы конструкции для каждой частоты из частотного диапазона измерений.

5.3.4 Следует проводить предварительные испытания для определения точек крепления подвеса с тем, чтобы последний оказывал как можно меньшее влияние на результаты измерений. Целесообразно выбирать точки крепления подвеса вблизи узловых точек конструкции. Шнуры подвеса должны быть расположены перпендикулярно к направлению возбуждения (если это возможно), хотя и в этом случае следует учитывать влияние на результаты измерений поперечной вибрации шнуров подвеса. Следует также принимать в расчет любое дополнительное демпфирование конструкции, вызываемое системой подвеса.

     6 ВОЗБУЖДЕНИЕ

6.1 Общие положения

При измерениях подвижности возможно использование любой формы возбуждения, при которой спектр возбуждения покрывает частотный диапазон измерений.

При возбуждении гармонической силой на дискретных частотах или с медленным изменением (сканированием) частоты обработка сигналов наиболее проста: модуль частотной характеристики на данной частоте определяется как отношение амплитуды гармонического сигнала отклика к амплитуде возбуждения, а фаза - как разность фаз отклика и возбуждения. Недостатком такой формы возбуждения является длительное время испытаний, поскольку требуется время для получения на каждой частоте возбуждения установившегося отклика.

Скорость испытаний значительно увеличивается при использовании возбуждения со сложным спектром (импульсный сигнал с синусоидальным заполнением, синусоидальный сигнал с быстрой разверткой по частоте, периодические сигналы - случайный или с линейной частотной модуляцией - и пр.). В этом случае частотная характеристика определяется как отношение комплексного спектра сигнала отклика к комплексному спектру силы и для обработки сигналов используются различные виды преобразования Фурье.

6.2 Формы возбуждения

6.2.1 В настоящем стандарте рассматриваются только наиболее употребительные формы возбуждения. Для видов возбуждения, описанных в 6.2.5-6.2.8, в целях повышения достоверности результатов необходимо применять синхронное накопление сигналов.

6.2.2 Гармоническое возбуждение на дискретных частотах

Данное возбуждение представляет собой последовательный во времени набор отдельных синусоидальных сигналов с разными частотами, равномерно распределенными по частотному диапазону измерений. Выбор значения приращения частоты - в соответствии с 9.2.2. Длительность возбуждения на каждой частоте должна быть достаточной для достижения установившихся колебаний на данной частоте и проведения измерений, достаточных для соответствующей обработки сигналов.

6.2.3 Гармоническое возбуждение со сканированием частоты

Возбуждение данного типа имеет вид синусоиды с непрерывным изменением частоты от нижней до верхней границы частотного диапазона измерений - при этом в течение короткого промежутка времени энергия возбуждения концентрируется в узком частотном диапазоне. Скорость сканирования должна быть достаточно малой, чтобы достичь квазиустановившегося отклика конструкции. Указания по выбору скорости сканирования приведены в 9.2.3.

6.2.4 Стационарное случайное возбуждение

Возбуждение данного типа определяется статистическими характеристиками, такими как спектральная плотность мощности. Рекомендации по выбору спектральной плотности, с тем чтобы основная энергия возбуждения приходилась на частотный диапазон измерения, приведены в 9.4.3. При данном способе возбуждения, как и в последующих 6.2.5-6.2.8, все моды вибрации в пределах указанного частотного диапазона возбуждаются одновременно.

6.2.5 Псевдослучайное возбуждение

Возбуждающий сигнал синтезируется в цифровой форме в частотной области для придания ему нужной формы спектра. Для генерирования периодически повторяющихся цифровых сигналов используется обратное преобразование Фурье, после чего цифровые сигналы преобразуются в аналоговые электрические для управления вибровозбудителем.

6.2.6 Периодическое возбуждение с линейной частотной модуляцией

Сигнал возбуждения представляет собой синусоиду с частотой, периодически линейно изменяющейся во времени в пределах выбранного диапазона. Сигнал генерируется либо в цифровой форме, либо с помощью генератора развертки и синхронизируется с помощью сигнального процессора для усреднения (повышения отношения сигнал/шум).

6.2.7 Периодическое импульсное возбуждение

При данном возбуждении генерируется, как правило, в цифровом виде периодическая импульсная функция заданной формы. Форма импульса (обычно полусинусоида или ступенчатая функция) выбирается таким образом, чтобы удовлетворить требованиям к частотам возбуждения. Сигнальный процессор должен быть синхронизован с генератором сигналов.

6.2.8 Периодическое случайное возбуждение

В данном типе возбуждения сочетаются свойства случайного и псевдослучайного возбуждения в том смысле, что оно, удовлетворяя условию периодичности, все же изменяется со временем так, что воздействует на конструкцию чисто случайным образом. Это достигается использованием различных псевдослучайных возбуждений для каждого среднего значения

6.3 Вибровозбудители

6.3.1 Для воздействия на конструкцию определенной силой используют обычно следующие типы вибровозбудителей:

- электродинамические;

- электрогидравлические;

- пьезоэлектрические.