ГОСТ 31368.4-2008 (ИСО 10846-4:2003) Вибрация. Измерения виброакустических передаточных характеристик упругих элементов конструкций в лабораторных условиях. Часть 4. Динамическая жесткость неопорных упругих элементов конструкции для поступательной вибрации

     6 Критерии соответствия испытательной установки требованиям испытаний

6.1 Диапазон частот

Для каждой испытательной установки характерен свой диапазон частот проведения испытаний. Одно из ограничений связано с номинальным диапазоном частот, на работу в котором рассчитан применяемый вибровозбудитель.

В случае применения прямого метода измерений еще одно ограничение связано с требованием, чтобы сила, передаваемая через упругий элемент на фундамент, была приблизительно равна затормаживающей силе.

Измерения, проведенные в соответствии с настоящим стандартом, достоверны только на частотах, где выполнено условие

20 дБ,                                                     (2)

где - ускорение на входном фланце испытуемого объекта;

- ускорение на выходном фланце или пластине распределения выходной силы.

Примечание - Причиной того, что разность недостаточно велика, может быть недостаточное рассогласование импедансов испытуемого объекта и фундамента испытательной установки или передача значительной части вибрационной энергии побочным путем.

В случае применения косвенного метода измерений ограничения связаны с условием применимости формулы (1). Точность результатов измерений косвенным методом, установленным настоящим стандартом, должна быть не ниже 1 дБ (т.е. в пределах 12% расчетного значения жесткости). Это требование может быть выполнено только в определенном диапазоне частот . Нижняя граничная частота диапазона зависит от низкочастотных резонансов испытательной установки и составляет обычно от 20 до 50 Гц. Верхнюю граничную частоту определяют динамические свойства нагружающей массы. Обычно эта частота находится в диапазоне от 2 до 5 кГц.

Одним из условий обеспечения требуемой точности является рассогласование импедансов испытуемого объекта и нагружающей массы в направлении действия затормаживающей силы. Результаты измерений в соответствии с настоящим стандартом можно считать достоверными только в том диапазоне частот, где удовлетворяется то же неравенство (2), но в данном случае - ускорение на входной стороне испытуемого объекта, а - ускорение нагружающей массы.

На частотах ниже некоторой частоты неравенство (2) будет нарушаться вследствие резонансов системы, состоящей из испытуемого объекта, массы распределения возбуждения, нагружающей массы и вспомогательных виброизоляторов для динамической развязки масс. Как правило, чем выше нагружающая масса , тем меньше значение .

Примечание - Собственные частоты колебаний испытательной установки могут быть определены с использованием соответствующего программного обеспечения для расчета колебаний системы, состоящей из нескольких жестких тел с упругими связями. Нижняя граница диапазона частот должна быть примерно в три раза больше высшей частоты собственных колебаний (включая угловые колебания), которые могут повлиять на результаты измерений исследуемой составляющей динамической жесткости испытуемого объекта. Тем не менее, на определенных частотах, значение которых больше , неравенство (2) может не соблюдаться. Помимо несовершенства испытательной установки это может быть связано с повышением на данных частотах жесткости испытуемого объекта вследствие внутренних резонансов.

Другим условием применимости уравнения (1) является выполнение предположения, что нагружающая масса колеблется как жесткое тело массы . От размеров и формы нагружающей массы может зависеть значение верхней границы диапазона измерений . Данный вопрос рассмотрен в 6.3.

6.2 Измерение затормаживающей силы в прямом методе измерений

В случае проведения измерений прямым методом масса между испытуемым объектом и датчиками силы является причиной систематической погрешности измерений затормаживающей силы. Разность между затормаживающей силой и измеренной силой приблизительно равна .

Масса , кг, представляющая собой сумму массы выходного фланца испытуемого объекта, масс пластины распределения выходной силы и половины датчиков силы, должна удовлетворять следующему неравенству

.                                                       (3)

Примечание 1 - Неравенство (3) эквивалентно требованию 0,5 дБ.

Примечание 2 - Если неравенство (3) не выполняется, необходимо уменьшить .

6.3 Определение верхней границы диапазона частот в косвенном методе измерений

6.3.1 Эффективная масса

Ограничение диапазона в области высоких частот для косвенного метода измерений обусловлено тем, что выше некоторой частоты нагружающую массу, используемую для измерения затормаживающей силы, уже нельзя рассматривать как жесткое тело. В области частот выше вместо формулы (1) справедливо следующее выражение

для 1,                              (4)

где - эффективная масса нагружающей массы.

Эффективная масса - это частотнозависимое отношение вынуждающей силы, действующей со стороны упругого элемента на нагружающую массу, к ускорению нагружающей массы [см. рисунок 12 а)]. Значение этой динамической характеристики упругого элемента зависит от направления и области возбуждения, а также от места установки акселерометров.