ГОСТ Р ИСО 7626-2-2016

Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности. Часть 2. Измерения, использующие одноточечное поступательное возбуждение присоединенным вибровозбудителем
Действующий стандарт
Проверено:  03.10.2022

Информация

Название Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности. Часть 2. Измерения, использующие одноточечное поступательное возбуждение присоединенным вибровозбудителем
Название английское Mechanical vibration and shock. Experimental determination of mechanical mobility. Part 2. Measurements using single-point translation excitation with an attached vibration exciter
Дата актуализации текста 01.02.2017
Дата актуализации описания 01.01.2021
Дата издания 09.04.2019
Дата введения в действие 01.12.2017
Область и условия применения Настоящий стандарт устанавливает методы измерения механической подвижности конструкций, таких как здания, машины и транспортные средства, с помощью присоединяемого вибровозбудителя, создающего поступательное возбуждение конструкции в течение всего времени измерения. Настоящий стандарт распространяется на измерения входной и переходной подвижности и может быть также использован при измерениях других частотных характеристик, таких как ускоряемость, динамическая податливость или эффективная масса. В настоящем стандарте рассматривается одновременное возбуждение конструкции в одной точке, но число точек одновременных измерений отклика может быть произвольным (что может потребоваться, например, при модальном анализе)
Опубликован Официальное издание. М.: Стандартинформ, 2019 год
Утверждён в Росстандарт


ГОСТ Р ИСО 7626-2-2016

Группа Т34

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Вибрация и удар

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПОДВИЖНОСТИ

Часть 2

Измерения, использующие одноточечное поступательное возбуждение присоединенным вибровозбудителем

Mechanical vibration and shock. Experimental determination of mechanical mobility. Part 2. Measurements using single-point translation excitation with an attached vibration exciter



ОКС 17.160

Дата введения 2017-12-01

     

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (АО "НИЦ КД") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии международного стандарта, указанного в пункте 4

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 24 ноября 2016 г. N 1767-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 7626-2:2015* «Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности. Часть 2. Измерения, использующие одноточечное поступательное возбуждение присоединенным вибровозбудителем» (ISO 7626-2:2015 «Mechanical vibration and shock - Experimental determination of mechanical mobility - Part 2: Measurements using single-point translation excitation with an attached vibration exciter», IDT).

________________

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


При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Март 2019 г.


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

     
Общее введение к стандартам серии ИСО 7626, посвященным измерениям механической подвижности конструкций


Определение механической подвижности конструкций объектов позволяет получить их частотно-зависимые 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.

Поскольку ускоряемость и динамическая податливость отличаются от механической подвижности только выбором величины, описывающей движение конструкции, для упрощения изложения во всех частях ИСО 7626 рассматривается измерение механической подвижности. При необходимости полученную частотную характеристику легко преобразовать к любому другому виду изменением характеристики движения, например скорости на ускорение.

Обычно измерение механической подвижности выполняют в целях решения следующих задач:

a) предсказания отклика конструкции объекта на известное входное возбуждение;

b) определения модальных характеристик конструкции (форм мод, собственных частот и коэффициентов демпфирования);

c) описания динамического взаимодействия связанных конструкций;

d) проверки адекватности и повышения точности математических моделей конструкций;

e) определения 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. Таким образом, в данной точке механические подвижности образуют матрицу размерности 6x6. Если такую характеристику определяют в точках конструкции, то ее полное описание соответствует матрице механических подвижностей размерности .

В большинстве практических задач полного знания матрицы механических подвижностей не требуется, и достаточно определить, как правило, значение входной и одной или нескольких переходных подвижностей, прилагая силовое воздействие только в одной точке конструкции и измеряя в соответствующих точках характеристики поступательного движения. Однако 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. Данный вопрос рассматривается в ИСО 7626-1:2011.

Введение к настоящему стандарту


В большинстве практических задач механическую подвижность достаточно определять по измерениям прямолинейной скорости в одной или нескольких ключевых точках конструкции (включая точку возбуждения) в ответ на прямолинейное силовое воздействие в единственной точке. Такое воздействие может быть приложено с помощью вибровозбудителя, как соединенного, так и не соединенного с испытуемым объектом. Разделение способа возбуждения на два указанных класса важно с точки зрения возможности быстро и легко изменить место приложения воздействия. Так, например, гораздо проще возбуждать конструкцию в разных точках с помощью измерительного молотка, чем обеспечивать надежное соединение конструкции с вибровозбудителем в каждой такой точке. Однако часто предпочтительнее возбуждать конструкцию присоединенным вибровозбудителем, и данный способ рассматривается в настоящем стандарте. Измерения с использованием ударного возбуждения устройством, не присоединяемым к конструкции, рассматриваются в ИСО 7626-5.

     1 Область применения


Настоящий стандарт устанавливает методы измерения механической подвижности конструкций, таких как здания, машины и транспортные средства, с помощью присоединяемого вибровозбудителя, создающего поступательное возбуждение конструкции в течение всего времени измерения.

Настоящий стандарт распространяется на измерения входной и переходной подвижности и может быть также использован при измерениях других частотных характеристик, таких как ускоряемость, динамическая податливость или эффективная масса. В настоящем стандарте рассматривается одновременное возбуждение конструкции в одной точке, но число точек одновременных измерений отклика может быть произвольным (что может потребоваться, например, при модальном анализе).

     2 Нормативные ссылки


В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ISO 2041, Mechanical vibration, shock and condition monitoring - Vocabulary (Вибрация, удар и контроль состояния. Словарь)

ISO 7626-1:2011, Mechanical vibration and shock - Experimental determination of mechanical mobility - Part 1: Basic terms and definitions, and transducer specifications (Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности. Часть 1. Основные требования, определения и требования к преобразователям)

     3 Термины и определения


В настоящем стандарте применены термины по ИСО 2041, а также следующие термины с соответствующими определениями.

Примечание - Поскольку настоящий стандарт посвящен непосредственно частотным характеристикам конструкций и их измерениям, в примечаниях к словарным статьям содержатся дополнительные сведения по сравнению с приведенными в ИСО 2041.

3.1 частотная характеристика (frequency-response function): Частотно-зависимое отношение Фурье-преобразования отклика к Фурье-преобразованию возбуждения линейной системы.

Примечание 1 - Возбуждение может представлять собой гармоническую или случайную функцию времени, а также переходный процесс. Частотная характеристика не зависит от вида возбуждения при условии, что в диапазоне возбуждения и отклика поведение объекта возбуждения линейно. В этом случае результаты испытаний, проведенных с возбуждением конкретного вида, будут справедливы для предсказания отклика системы при всех видах возбуждения. Фазовые векторы и эквивалентные им понятия, используемые для описания возбуждения в форме случайной функции или переходного процесса, рассмотрены в приложении В.

Примечание 2 - На практике условия линейности системы выполняются только в некотором приближении в зависимости от вида системы и уровня возбуждения. При проведении испытаний важно убедиться в отсутствии существенных нежелательных нелинейных эффектов, особенно в случае импульсного возбуждения. Если заранее известно, что поведение испытуемого объекта нелинейно (например, если в конструкцию объекта входят элементы, заполненные жидкостью), то для их испытаний импульсное возбуждение не применяют, а при необходимости использовать случайное возбуждение учитывают комбинационные составляющие в спектре отклика.

Примечание 3 - Характеристики движения (возбуждения и отклика) могут быть выражены в единицах скорости, ускорения или перемещения. Соответственно, частотные характеристики будут иметь названия "(механическая) подвижность", "ускоряемость" и "динамическая податливость".


[ИСО 2041:2009, статья 1.53 с изменениями]

3.2 (механическая) подвижность [(mechanical) mobility]: Отношение комплексной скорости в заданной точке механической системы к силе, действующей в той же или другой точке механической системы.

Примечание 1 - Подвижность представляет собой отношение комплексной скорости отклика в точке к комплексной вынуждающей силе в точке , когда на движение всех остальных точек механической системы не наложено никаких ограничений, кроме тех, что обусловлены опорой конструкции при ее нормальном применении.

Примечание 2 - В данном определении под словом "точка" понимают как местоположение, так и направление движения. В том же значении могут быть использованы также понятия "координата" или "степень свободы".

Примечание 3 - Отклик может быть выражен либо через скорость, либо через угловую скорость, а возбуждение - через силу или момент силы.

Примечание 4 - Если отклик имеет вид поступательного движения, а возбуждение прямолинейно, то подвижность измеряют в м/(Н·с).

Примечание 5 - Механическая подвижность представляет собой элемент матрицы, полученной обращением матрицы механических импедансов.


[ИСО 2041:2009, статья 1.54 с изменениями]

3.3 входная (механическая) подвижность  [driving-point (mechanical) mobility]: Отношение комплексной скорости отклика в точке к комплексной вынуждающей силе, приложенной в той же точке, когда на движение всех остальных точек механической системы не наложено никаких ограничений, кроме тех, что обусловлены опорой конструкции при ее нормальном применении.

[ИСО 2041:2009, статья 1.55 с изменениями]

3.4 переходная (механическая) подвижность *   [transfer (mechanical) mobility]: Отношение комплексной скорости отклика в точке к комплексной вынуждающей силе, приложенной в точке , когда на движение всех точек механической системы, кроме точки , не наложено никаких ограничений, кроме тех, что обусловлены опорой конструкции при ее нормальном применении.

___________________

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


[ИСО 2041:2009, статья 1.56 с изменениями]

3.5 диапазон частот испытаний (frequency range of interest): Диапазон частот от самой низкой до самой высокой частоты, в котором должны быть получены данные о механической подвижности в данной серии испытаний.

[ИСО 7626-1:2011, статья 3.1.5 с изменениями]

     4 Состав измерительной системы


Система измерений подвижности состоит из элементов, подобранных с учетом выполнения конкретной задачи испытаний. Однако все системы включают в себя основные элементы и их соединения, показанные на рисунке 1. Требования к элементам системы измерений и их характеристикам рассмотрены в разделах 5-9.

1 - основной элемент (соединение) системы; 2 - вспомогательный элемент (соединение) системы; 3 - генератор сигналов; 4 - усилитель мощности; 5 - вибровозбудитель; 6 - толкатель; 7 - преобразователь силы; 8 - испытуемая конструкция; 9 - преобразователь вибрации; 10 - устройство согласования сигнала; 11 - контрольный осциллограф; 12 - анализатор; 13 - графопостроитель или другое выходное устройство

     
Рисунок 1 - Блок-схема системы измерений механической подвижности

     5 Опора испытуемой конструкции

5.1 Общие положения

Измерения проводят для безопорных (свободно подвешенных) или опертых (с одной или несколькими опорами) конструкций в зависимости от цели испытаний. Ограничения движения, связанные с применяемым вибровозбудителем, рассмотрены в 6.4.

5.2 Измерения для опертых конструкций

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

5.3 Измерения для безопорных конструкций

При испытаниях конструкции в безопорном положении следует использовать мягкий подвес. Значения входной подвижности подвеса в каждой точке крепления к испытуемой конструкции должны, по крайней мере, в десять раз превышать значения входных подвижностей конструкции в той же точке. Сведения о системе подвеса заносят в протокол испытаний.

Если соотношение между входными подвижностями подвеса и конструкции в точках крепления неизвестны, то пригодность подвеса проверяют по соблюдению следующего условия. Все собственные частоты колебаний испытуемой конструкции как твердого тела на подвесе не должны превышать половины нижней границы диапазона частот испытаний.

Как правило, для мягкого подвеса используются амортизационные шнуры и упругие подушки из таких материалов, как пенопласт или резина. Поскольку некоторые системы подвеса обладают значительной массой при малом демпфировании, необходимо убедиться, что резонансные частоты подвеса далеко отстоят от собственных частот изгибных колебаний испытуемой конструкции. Массы любых элементов подвеса, таких как крюки и стяжные гайки, расположенных близко к испытуемой конструкции, не должны превышать одной десятой эффективной массы холостого хода конструкции во всем диапазоне частот испытаний.

Точки крепления испытуемой конструкции к подвесу определяют в ходе предварительных испытаний, исходя из требования, чтобы подвес оказывал минимальное влияние на результаты измерений подвижности. Так, целесообразно выбирать точки крепления подвеса вблизи узловых точек собственных изгибных колебаний конструкции. Шнуры подвеса по возможности следует располагать перпендикулярно направлению возбуждения, но даже в этом случае поперечная вибрация шнуров может повлиять на результаты измерений.

Любое дополнительное демпфирование конструкции, вызываемое системой подвеса, должно быть принято во внимание и учтено.

     6 Возбуждение

6.1 Общие положения

Выбор наиболее подходящего вида возбуждения зависит от особенностей измерительной задачи, включая обеспечиваемый вибровозбудителем диапазон частот и уровень возбуждения, желаемое отношение сигнал/шум, ограничение времени на испытания, возможностей системы управления испытаниями. До того времени, как широкое распространение получили алгоритмы обработки сигналов с использованием быстрого преобразования Фурье (БПФ), наиболее употребительным было гармоническое возбуждение. С его помощью можно получить отклик конструкции на заданной частоте возбуждения, а для того, чтобы охватить весь диапазон частот испытаний, частоту возбуждения изменяют с некоторым шагом. Современные БПФ-анализаторы позволяют использовать более сложные виды возбуждения, позволяющие воспроизводить вибрацию в широких полосах частот. Особенности разных видов возбуждения и применяемые при этом вибровозбудители рассматриваются в 6.2 и 6.3 соответственно.

6.2 Виды возбуждения

6.2.1 Общие положения

В 6.2.2-6.2.5 рассмотрены только некоторые виды возбуждения, наиболее часто применяемые на практике в настоящее время. Сравнительный анализ достоинств и недостатков разных видов возбуждения приведен в [4].

6.2.2 Гармоническое возбуждение на фиксированных частотах

Данное возбуждение представляет собой последовательность прилагаемых воздействий с использованием гармонических сигналов на дискретно изменяющихся частотах, равномерно распределенных по диапазону частот испытаний. Требования к выбору приращения частоты возбуждения установлены в 9.2.2. Длительность возбуждения на каждой частоте должна быть достаточной для достижения установившегося отклика и получения временной выборки той длины, которая необходима при выбранном способе обработки сигнала.

6.2.3 Гармоническое возбуждение со сканированием частоты

При использовании возбуждения данного вида частоту гармонического сигнала изменяют непрерывно от нижней до верхней границы диапазона частот испытаний. Скорость изменения частоты (сканирования) должна быть достаточно малой, чтобы достичь квазиустановившегося отклика конструкции. Указания по выбору скорости сканирования приведены в 9.2.3. В каждый короткий промежуток времени энергия возбуждения концентрируется в узком диапазоне частот.

6.2.4 Стационарное случайное возбуждение

Возбуждение данного вида определяется статистическими характеристиками сигнала, такими как спектральная плотность мощности. Рекомендации по выбору спектральной плотности мощности сигнала, позволяющие сконцентрировать основную часть энергии возбуждения в диапазоне частот испытаний, приведены в 9.4.3. При данном способе возбуждения все моды вибрации с собственными частотами в пределах диапазона частот испытаний возбуждаются одновременно.

6.2.5 Возбуждение других видов

6.2.5.1 Общие положения

Виды возбуждения, рассматриваемые в 6.2.5.2-6.2.5.5, также способны вызвать одновременное присутствие в отклике всех мод в диапазоне частот испытаний. Методы обработки сигналов и управления испытаниями подобны тем, что описаны для стационарного случайного возбуждения. Все эти виды возбуждения обладают периодичностью и позволяют для лучшего определения отклика испытуемой конструкции использовать методы синхронного накопления.

6.2.5.2 Псевдослучайное (полигармоническое) возбуждение

Сигнал возбуждения синтезируют в цифровом виде в частотной области для придания желаемой формы спектру сигнала. На основе данного спектра с помощью обратного преобразования Фурье генерируется периодически повторяющийся цифровой сигнал, который затем преобразуют в аналоговый сигнал управления вибровозбудителем.

6.2.5.3 Гармоническое возбуждение с линейной частотной модуляцией

Возбуждение данного вида формируется на основе гармонического сигнала, частота которого периодически возрастает и убывает линейно по времени в пределах заданного диапазона. Сигнал генерируется либо в цифровой форме, либо с помощью генератора развертки. Для улучшения отношения сигнал/шум сигнал выполняют синхронное усреднение по времени.

6.2.5.4 Возбуждение периодической последовательностью импульсов

При данном возбуждении генерируется, как правило, в цифровом виде периодически повторяющаяся импульсная функция заданной формы. Сигнальный процессор должен быть синхронизован с генератором сигналов. Форму импульса (обычно это экспоненциальный импульс или полусинусоида) выбирают таким образом, чтобы удовлетворить требованиям к частотам возбуждения.

6.2.5.5 Периодическое случайное возбуждение

Возбуждение данного вида сочетает свойства случайного и псевдослучайного возбуждения в том смысле, что оно удовлетворяет условию периодичности, но в то же время изменяется со временем так, что воздействует на конструкцию подобно случайному возбуждению. При данном способе возбуждения частотную характеристику определяют усреднением по разным псевдослучайным возбуждениям.

6.3 Вибровозбудители

В качестве устройств, присоединяемых к испытуемой конструкции для воздействия на нее вынуждающей силы заданного вида, применяют, как правило, электродинамические, гидравлические, пьезоэлектрические или механические (дебалансные) вибровозбудители. Типичные диапазоны частот возбуждения для каждого из перечисленных устройств приведены на рисунке 2.

    

1 - пьезоэлектрические; 2 - электродинамические; 3 - гидравлические; 4 - механические

     
Рисунок 2 - Типичные диапазоны частот испытаний для разных вибровозбудителей

          

Применяемый вибровозбудитель должен обеспечивать создание достаточной силы и перемещения, чтобы измерения подвижности были выполнены во всем диапазоне частот испытаний с необходимым отношением сигнал/шум. При широкополосном случайном возбуждении, как правило, необходим более мощный вибровозбудитель, чем при гармоническом. Требования к уровню вынуждающей силы можно снизить за счет фильтрации фонового шума или использования временного усреднения сигналов возбуждения и отклика.

Примечание - Критерием правильности выбора вибровозбудителя при данном уровне фонового шума и электрических помехах в цепи управления может служить функция когерентности между сигналами возбуждения и отклика.


Прилагаемая к конструкции вынуждающая сила приводит к появлению силы реакции, воздействующей на сам вибровозбудитель и воспринимающейся его опорой или его массой, как показано на рисунках За) и 3b). Если это необходимо, к вибровозбудителю присоединяют дополнительную массу. Конфигурацию испытательной установки следует выбирать таким образом, чтобы реакция передавалась на вибровозбудитель только через преобразователь силы. Недопустима, например, передача силы реакции через общее основание, на котором установлены как испытуемая конструкция, так и вибровозбудитель [(см. рисунок 3с)].

6.4 Меры по предотвращению нежелательных сил и моментов сил

Закупки не найдены
Свободные
Р
Заблокированные
Р
Роль в компании Пользователь

Для продолжения необходимо войти в систему

После входа Вам также будет доступно:
  • Автоматическая проверка недействующих стандартов в закупке
  • Создание шаблона поиска
  • Добавление закупок в Избранное