Вибрация

[hr4d 87]

В общем есть такая задача. Не знаю насколько она тут уместна. Если что перенесит куда-нить.

Имеется панель с установленным на нее оборудованием. Были проведены испытания и сняты ускорения с акселерометров.

Также есть оборудование, которое в будущем возможно будет установлено на эту панель в местах крепления датчиков.

Я хочу автономно испытать оборудование на перегрузки в диапазонах частот 100-200 и 200-500 Гц.

Для этого сигнал с датчиков фильтрую по частотам 100-200 ( использовал эллиптический фильтр).

Далее строю амплитудный спектр.

Но тут столкнулся толи с недопониманием теории, толи еще чего.

В зависимости от выбора числа точек, по которым рассчитывается спектр, получаются разные значения амплитуд. 

Взял 32 точки на участке - макс перегрузка 15g. Взял 1024 точки - 6g.

Как правильно выбрать амплитуду виброускорения для задания его на вибростенд? 

Я вроде как понимаю, что чем больше взять спектральных линий, тем меньше осредненные значения каждой амплитуды и будут (наверное?).

Логически получается брать нужно 1 амплитуду и она будет тем, что нужно ?

Изменено 6 апреля 2016 пользователем Bonusfrag

[AlexKaz 1 842]

Взял 32 точки на участке - макс перегрузка 15g. Взял 1024 точки - 6g.

Слышал о нехорошей аппроксимации спектра, когда точек аппроксимации много-много меньше, чем в спектре (проблема осциллографов - сегодня осциллы меряют гигагерцы, представляете, какую частоту нужно подать на вход чтобы померить амплитуду сигнала?) 1024 точки с учётом 10 точек на период синусоиды = это 0.5 секунды для 200 Гц. А у Вас на графике по оси абсцисс 60-95 - это микросекунды?

Изменено 17 февраля 2016 пользователем AlexKaz

[soklakov 1 479]

Но тут столкнулся толи с недопониманием теории, толи еще чего. В зависимости от выбора числа точек, по которым рассчитывается спектр, получаются разные значения амплитуд. 

Площадь-то остается одинаковой. Всё ок. 

[hr4d 87]

Ну а какие амплитуды брать для проведения испытаний? В зависимости от выбора разрешения по частоте (Fs на скриншота) амплитуды оч сильно разнятся. Нужно подобрать такую, которая бы отражала "физичность" процесса.

Я тут покумекал над теорией и поигрался в матлабе.

Энергия сигнала независимо от метода преобразования остается постоянной (т. Парсеваля).

Если взять допустим 10 спектральных линий (10 амплитуд) и сложить их энергетически, то должна получиться амплитуда, если разбить на 1 участок.

Грубо говоря X=fft(x(t),nfft)/nfft=const.

Но я еще не проверил)

Слышал о нехорошей аппроксимации спектра, когда точек аппроксимации много-много меньше, чем в спектре (проблема осциллографов - сегодня осциллы меряют гигагерцы, представляете, какую частоту нужно подать на вход чтобы померить амплитуду сигнала?) 1024 точки с учётом 10 точек на период синусоиды = это 0.5 секунды для 200 Гц. А у Вас на графике по оси абсцисс 60-95 - это микросекунды?

Я похоже нашел одну ошибку. Я брал частоту дискретизации 21333 Гц, так как в сигнале есть частоты в районе 10 кГц. Но меня не интересует все, что выше 2000. Значит надо попробовать перефразировать с частотой 4133 примерно.

На графике секунды

Изменено 17 февраля 2016 пользователем hr4d

[soklakov 1 479]

Энергия сигнала независимо от метода преобразования остается постоянной (т. Парсеваля).

Wow. Энергия и есть площадь криволинейной трапеции под этим графиком с точностью до константы.

 

Как правильно выбрать амплитуду виброускорения для задания его на вибростенд? 

Речь о вибростенде, который умеет только синусоиду?

В общем случае - никак.

Нагрузка широкополосным спектром и синусоидальной нагрузкой - разные вещи и вызывают разные последствия.

Можно выводить критерии эквивалентности двух испытаний, но равенство сообщенных энергий - не лучший вариант.

Я хочу автономно испытать оборудование на перегрузки в диапазонах частот 100-200 и 200-500 Гц.

В идеале - грузить записанной ранее акселерограммой и не заниматься преобразованием информации туда-сюда. Другое дело - возможности стенда.

[hr4d 87]

Wow. Энергия и есть площадь криволинейной трапеции под этим графиком с точностью до константы.

 

С телефона не заметил про энергию. Все верно. Думал мб все таки как-то можно нормировать амплитудный спектр.

 

 

Речь о вибростенде, который умеет только синусоиду? В общем случае - никак. Нагрузка широкополосным спектром и синусоидальной нагрузкой - разные вещи и вызывают разные последствия. Можно выводить критерии эквивалентности двух испытаний, но равенство сообщенных энергий - не лучший вариант.

Вибростенд в принципе умеет все.

Может быть тогда попробовать задать широкополосным в виде случайной вибрации? Данные в принципе можно получить, сделав третьоктавный спектральный анализ, если я правильно понимаю. НУ и получить нагрузку в виде поддиапазонов частот с определенной спектр плотностью в G^2/Гц.

Про эквивалентность я тоже уже подумал. Но тут надо лезть в циклику и накопление повреждаемости, а с этим я пока не особо знаком. Но в планах есть.

 

В идеале - грузить записанной ранее акселерограммой и не заниматься преобразованием информации туда-сюда. Другое дело - возможности стенда.

Вроде это тоже можно организовать в каком-то виде. Но раньше этого никто не делал и результат неизвестен. Ну и это по каким

-то причинам не особо подходит, как мне сказали. 

Изменено 17 февраля 2016 пользователем hr4d

[hr4d 87]

В общем случае - никак.

 

Вы это имели ввиду?

 

Анализатор спектра позволяет определить амплитуду и частоту спектральных компонент, входящих в состав анализируемого процесса. Важнейшей его характеристикой является разрешающая способность: наименьший интервал  по частоте между двумя спектральными линиями, которые ещё разделяются анализатором спектра. Анализатор спектра может дать истинный спектр только тогда, когда анализируемое колебание  периодично, либо существует только в пределах интервала . При анализе длительностей процессов анализатор спектра даёт не истинный спектр

,

а его оценку:

,

зависящую от времени включения  и времени анализа . Так как спектр колебания может в общем случае изменяться во времени, то оценка  даёт т. н. текущий спектр.

[soklakov 1 479]

Может быть тогда попробовать задать широкополосным в виде случайной вибрации?

Можно. Но...

Ну и это по каким -то причинам не особо подходит, как мне сказали. 

Если у Вас есть люди, которые четко знают, что надо делать и чего не надо делать, то о чем Вы вообще спрашиваете? Делайте, что говорят, если "какие-то причины" это аргумент. 

[hr4d 87]

С этими праздниками совершенно выпал из рабочего режима.

Можно. Но...

 

Но что?) Я разговаривал с знакомым испытателем. Он сказал у них совершенно нет проблемы задать случайную в виде спектра по частотам. И режим эквивалентного нагружения гармонической вибрацией оч легко пересчитать.

Если у Вас есть люди, которые четко знают, что надо делать и чего не надо делать, то о чем Вы вообще спрашиваете? Делайте, что говорят, если "какие-то причины" это аргумент. 

Знают какого рода должна быть нагрузка. А как получить эти режимы не знают. Тогда вопроса бы и не стояло.

В общем установил LMS.VirtualLab, буду пробовать что-то вменяемое получить.

[soklakov 1 479]

Он сказал у них совершенно нет проблемы задать случайную в виде спектра по частотам.

А значит есть возможность задать и акселерограмму.

Но, допустим, это по каким-то причинам сложно. Зато Вы уже научились получать из акселерограммы спектр и можете отдать его им, чтобы они его туда засунули. Это преобразование Фурье в одну сторону. Так или иначе испытательное устройство выполнит обратное преобразование - в конечном счете на Ваш объект проектирования воздействует акселерограмма.

Если я правильно Вас понял, у Вас есть неуверенность в том, что Вы правильно сделали преобразование, потому что в зависимости от настроек этого самого преобразования Вы получаете разные спектры.

Основная идея в том, что в независимости от Ваших настроек в конечном счете акселерограмма, действующая на объект, будет плюс-минус одинаковая.

[hr4d 87]

Да, именно это я и побаиваюсь.

Сейчас пробую получить спект и по нему восстановить сигнал. Если получится плюс минус идентичный, то уже не буду волноваться)

[hr4d 87]

Хотелось бы вернуться к вибрации и всем, что с этим связано.

 

Слышал о нехорошей аппроксимации спектра, когда точек аппроксимации много-много меньше, чем в спектре (проблема осциллографов - сегодня осциллы меряют гигагерцы, представляете, какую частоту нужно подать на вход чтобы померить амплитуду сигнала?) 1024 точки с учётом 10 точек на период синусоиды = это 0.5 секунды для 200 Гц. А у Вас на графике по оси абсцисс 60-95 - это микросекунды?

 

AlexKaz, не могли бы вы пояснить? Не особо понял момент про "какую частоту нужно подать, чтобы померить амплитуду". 

 

Вот опять же, взял сгенерировал белый шум в матлабе.

Делаю БПФ. 1 раз весь сигнал бью на 4096 соответственно df=0,0244 между спектральными линиям. 2 раз на 512 с df=0,195. Почему, если больше спектральных линий, амплитуда растет. Когда меньше линий, то сильнее осредняет и срезает пики?

Походу с точки зрения мат. статистики чего-то не понимаю. Может быть кто-то подскажет или направит в нужное русло?

 

[soklakov 1 479]

Почему, если больше спектральных линий, амплитуда растет. Когда меньше линий, то сильнее осредняет и срезает пики?

Все нормально, так и должно быть.

Площадь под спектром - энергетическая характеристика сигнала. Название Power Spectral Densty пришло из обработки сигналов  и немного потеряло свой смысл, но напоминает, что площади под графиками часто завязаны на энергию.

А энергия, как правило, сохраняется. Вне зависимости от шага по частоте у Вас должны бы получаться одинаковые площади. И чем грубее этот  шаг, тем ниже пики.

[hr4d 87]

Спасибо. Отсюда и пошла формула Grms=sqrt(psd*df).

А если нас интересуют именно амплитуды, каким критерием руководствоваться при выборе.

Может быть попробовать посчитать статистическую ошибку на каждую разбивку?

[soklakov 1 479]

А если нас интересуют именно амплитуды, каким критерием руководствоваться при выборе.

Руководствоваться отраслевой руководящей документацией(РД). В ней, как правило, указываются способы получения нагрузок с детальным или не очень описанием. То есть прям прописано, какой шаг брать, как амплитуду снимать.

Нормальная РД верифицирована испытаниями, поэтому можно смело пользоваться, соблюдая границы применимости.

 

В отсутствие отраслевой РД можно искать смежные. ПНАЭГ или ASME могут помочь.

Если же они не подходят, то либо разрабатывать свою, либо использовать методы более приближенные к физике процесса, но в обоих случаях потребуется верификация экспериментом, которая в случае использования РД уже проведена.

[hr4d 87]

Спасибо за помощь. Из такого рода документов более менее нормальный из того, что нашел, это полувоенный от NASA на контроль испытаний широкополоской. Попробую еще поискать.

А если есть изделия, потраченное на одном режиме, а у нас на руках есть другой режим.

Как решить вопрос о необходимости доп испытаний?

Если эквивалентность энергий не лучший вариант, то остаётся усталость и циклика?

В самом простом случае можно прикинуть кол-во циклов по Майнеру (как где-то видел картинку "правило Шахтера" лол).

[hr4d 87]

Нашел интересную книгу. Вообще планирую довольно длительно еще заниматься вибрацией и всем, что связано с этим. Если кому интересно могу потом выложить архив с литературой и наработками.

Random vibrations in spacecraft structures design_ theory and applications.pdf

Изменено 28 апреля 2016 пользователем hr4d

[magistr92 0]

Здравствуйте.недавно стал пользователем ansys 14.5,в виду того,что я новичок,хотел бы узнать,есть ли возможность рассчитать потери в опорных подшипниках в ansys?если такая возможность есть,можете скинуть пример расчета?помогите пожалуйста.