ГОСТ Р 59368.1-2021

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Вибрация и удар

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПОДВИЖНОСТИ

Часть 1

Общее руководство и требования к преобразователям

Mechanical vibration and shock. Experimental determination of mechanical mobility. Part 1: General guidelines and requirements for transducer

ОКС 17.160

Дата введения 2022-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием "Крыловский государственный научный центр" (ФГУП "Крыловский государственный научный центр"), Закрытым акционерным обществом "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (ЗАО "НИЦ КД")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 "Вибрация, удар и контроль технического состояния"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 мая 2021 г. N 457-ст

4 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения международного стандарта ИСО 7626-1:2011* "Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности. Часть 1. Основные термины и определения и требования к преобразователям" (ISO 7626-1:2011 "Mechanical vibration and shock - Experimental determination of mechanical mobility - Part 1: Basic terms and definitions, and transducer specifications", NEQ)     

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Определение механической подвижности конструкций объектов позволяет получить их частотнозависимые динамические характеристики, выраженные через разные характеристики движения: скорости (механическую подвижность), ускорения (ускоряемость) или перемещения (динамическую податливость) - в разных точках конструкции. Каждая такая характеристика является, по сути, совокупностью фазовых векторов движения конструкции, являющегося откликом на приложенное единичное силовое (или моментное) воздействие, амплитуда и фаза которых зависят от частоты.

Измерение механической подвижности выполняют для решения целого ряда задач, например таких, как:

а) предсказание отклика конструкции объекта на известное входное возбуждение;

б) определение модальных характеристик конструкции (форм мод, собственных частот и коэффициентов демпфирования);

в) описания динамического взаимодействия связанных конструкций;

г) проверки адекватности и повышения точности математических моделей конструкций;

д) определение динамических свойств (например, комплексных модулей упругости) простых и композиционных материалов.

Некоторые задачи требуют полного описания динамической характеристики конструкции в заданной точке как отклик поступательных и угловых движений в трех взаимно перпендикулярных направлениях на соответствующие возбуждения силами и моментами силы. Однако в большинстве практических задач полного знания матрицы механических подвижностей не требуется, и достаточно определить, как правило, значения входной и одной или нескольких переходных подвижностей, прилагая силовое воздействие только в одной точке конструкции и измеряя в соответствующих точках характеристики поступательного движения. Иногда для описания динамического поведения объекта приходится измерять также угловые составляющие движения и моменты сил.

Исторически частотные характеристики конструкций принято было описывать в величинах, обратных вышеуказанным. Так, величиной, обратной механической подвижности, является механический импеданс. Однако необходимо иметь в виду, что в общем случае обращение каждого элемента матрицы механических подвижностей не позволяет получить матрицу механических импедансов. Корректное преобразование требует обращения всей матрицы механических подвижностей в целом.

     1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие принципы, лежащие в основе экспериментального определения динамических частотных характеристик конструкций в предположении линейности их отклика на приложенное возбуждение и условий установки, не предусматривающих ограничений отклика на возбуждение, кроме тех, которые обусловлены самой испытуемой конструкцией.

Настоящий стандарт также устанавливает общие требования к применяемым в этих экспериментах преобразователям (преобразователям вибрации и силы, импедансным головкам) и дает рекомендации по их выбору.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт:

ГОСТ Р ИСО 2041 Вибрация, удар и контроль технического состояния. Термины и определения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р ИСО 2041, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 (динамическая) частотная характеристика (frequency-response function): Частотно-зависимое отношение Фурье-преобразования отклика конструкции к Фурье-преобразованию возбуждения, вызывающего этот отклик.

Примечания

1 Частотная характеристика определяет соотношение между величинами разной природы - силой (моментом силы) и вибрацией (угловой вибрацией) - и является, таким образом, размерной характеристикой.

2 В зависимости оттого, какую величину принимать за возбуждение, а какую за отклик, частотная характеристика будет прямой или обратной. В целях настоящего стандарта под прямой частотной характеристикой понимается частотно-зависимое отношение величины, характеризующей вибрацию (т.е. ускорения, скорости или перемещения), к силе. Обратное отношение будет представлять собой обратную частотную характеристику. Таким образом, прямая частотная характеристика соответствует силовому, а обратная частотная характеристика кинематическому возбуждению конструкции.

3.2 конструкция (structure): Механическая система, для которой экспериментально определяют одну или несколько частотных характеристик для заданных точек возбуждения и отклика.

Примечания

1 Конструкциями могут быть сооружения, машины, транспортные средства и т.п., а также их элементы (например, изолирующая опора) и сочетания (например, машина, установленная на платформе).

2 В целях настоящего стандарта конструкцию можно рассматривать как некоторую динамическую систему, преобразующую возбуждение (входной сигнал) в отклик (выходной сигнал).

3 Измерение частотной характеристики может быть проведено в целях определения динамических свойств материалов (комплексных модулей упругости) (см., например, [1]) для чего образцу материала придают заданную форму. Образец материла* заданной формы в контексте настоящего стандарта также можно рассматривать как конструкцию.

________________

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

4 Под точкой возбуждения (отклика), если не указано иное, понимают совокупность точки конструкции, к которой приложено возбуждение (в которой измерен отклик), и направления возбуждения (отклика).

3.3 диапазон частот измерений (frequency range of interest): Диапазон частот от самой низкой до самой высокой частоты, в пределах которого должны быть получены значения частотной характеристики в данной серии измерений.

3.4 затормаживающая сила (blocking force): Сила (или момент силы), приложенная к заданной точке конструкции и обеспечивающая ее неподвижность.

3.5 импедансная головка (impedance head): Устройство, объединяющее в одном корпусе акселерометр и преобразователь силы.

Примечания

1 Импедансная головка представляет собой устройство, специально сконструированное в целях динамических испытаний, включая измерения частотных характеристик конструкций.

2 Импедансные головки выполняют измерения силы и вибрации в одной точке, т.е. удобны для определения входных частотных характеристик конструкции.

     4 Динамические частотные характеристики конструкции

4.1 Описание динамического поведения конструкции

Силы, действующие на конструкцию, вызывают ее вибрацию, и наоборот, кинематическое возбуждение конструкции вызывает появление сил в точках ее крепления. Для описания динамического поведения конструкции удобно использовать частотные характеристики, которые представляют собой частотно-зависимые отношения между силой (моментом силы), возбуждающей вибрацию конструкции и приложенной в ее -й точке, и вибрационным откликом конструкции в ее -й точке. При совпадении точек () частотную характеристику называют входной, при несовпадении () - переходной.

Примечание 1 - Для ряда практических задач (например, в области виброакустики) для описания динамических свойств конструкции знание динамической частотной характеристики, как она определена в 3.1, может быть избыточным. Так, часто возбуждение и отклик на него подлежат анализу в полосах частот (октавных, третьоктавных и т.д.). В этом случае достаточно описать поведение конструкции через ее передаточные свойства в соответствующих полосах.

В настоящем стандарте рассматриваются частотные характеристики только для конструкций, обладающих свойством линейности, т.е. такой связью между возбуждением и откликом, при котором выполняется принцип суперпозиции.

Примечание 2 - Принцип суперпозиции может быть сформулирован следующим образом: если в двух отдельных экспериментах входному воздействию будет соответствовать отклик на выходе , а входному воздействию - отклик , то считают, что принцип суперпозиции выполнен, если входному воздействию будет соответствовать отклик . Данное условие должно выполняться для любых , , и , где и - произвольные константы.