Udarno testiranje in merjenje udarcev

Kaj je preskušanje z mehanskimi udarci?

Pri preskušanju z mehanskimi udarci se izdelek izpostavi nadzorovanemu prehodnemu pospešku in se meri, kako se na to odzove. Cilj je kvalifikacija: dokazati, da komponenta prenese udarce, s katerimi se bo srečala med delovanjem, ali ugotoviti raven, pri kateri tega ne prenese več.

Gre za dopolnilo preskusov z vibracijami, ne pa za njihovo različico. Vibracije so trajne in ponavljajoče se, poškodbe pa se kopičijo skozi več ur izpostavljenosti. Udar je enkraten prehodni pojav, poškodba pa nastane v milisekundah. Programi preskušanja z udarnimi obremenitvami in vibracijami običajno vključujejo obe vrsti preskusov, saj lahko izdelek uspešno opravi enega, drugega pa ne – vendar so zahteve glede merjenja različne. Pri vibracijah je potreben dinamični razpon v dolgih zapisih; pri udarnih obremenitvah pa sta potrebna pasovna širina in rezerva v časovnem oknu, širokem nekaj milisekund.

Klasični udarni impulzi

Najpreprostejši preskusi udarnih obremenitev uporabljajo določeno obliko impulza: polsinusni, haversinski, zobčasti z vrhom na koncu ali trapezni impulz, ki je opredeljen kot najvišja vrednost g v danem časovnem obdobju v milisekundah. Klasični udarni impulz je ponovljiv, enostaven za opredelitev in preverjanje, zato je večina standardov na ravni opreme oblikovana na podlagi njih. Polsinusni udarni impulz z vrednostjo 50 g v trajanju 11 ms je tipična zahteva za prevozno padanje.

Kompleksni prehodni pojavi

Pirošok, balistični šok in podvodna eksplozija se ne morejo opisati kot oblika impulza. Pri njih prevladuje visokofrekvenčni strukturni odziv, vsakič so drugačni, dva dogodka z enakim največjim vrednostjo g pa lahko povzročita povsem različno škodo. Ti pojavi so opredeljeni kot spekter odziva na udarec namesto tega — krivulja potencialne škode v odvisnosti od frekvence, namesto ene same številke.

Kaj se meri pri preskusu udarca

• Pospešek je primarna meritev, izvedena z merilniki pospeška, nameščenimi na točkah, kjer udarec vstopi v konstrukcijo, ter na elementih, ki vas zanimajo. Pri dinamičnem preskušanju je namestitev tukaj pomembnejša kot kjerkoli drugje: resonanca v nosilcu se pojavi kot signal, in ko se ta enkrat znajde v podatkih, ga ni mogoče več ločiti.

• Tlak se meri skupaj s pospeškom pri eksplozijskih, balističnih in podvodnih udarnih valovih, kjer je mehanizem obremenitve tlačni val in ne mehanski stik.

• Napetost in sila prikazujejo, kako se udar prenaša v konstrukcijo, in predstavljajo povezavo med izmerjenim dogodkom ter analizo utrujenosti ali porušitve.

• Visokohitrostni video, usklajeno s podatki, je tisto, kar nepričakovan rezultat spremeni v razlago — zdrs pritrdilnega elementa, udarec kabla, stik sestavnega dela z nečim, s čimer ne bi smel priti v stik.

Vsi ti podatki se v sistemih Dewesoft beležijo na eni časovni osi, kar omogoča trditev, da vrh deformacije, video okvir in skok pospeška pripadajo istemu trenutku.

Oprema za preskuse udarcev

Visokohitrostni sistem za zajem podatkov (DAQ) za visokofrekvenčne udarne obremenitve

SIRIUS® XHS zajema najhitrejše prehodne pojave — pirošok, balistične dogodke, eksplozije — pri katerih je energija daleč nad običajno pasovno širino sistema za zajem podatkov (DAQ). Vzorči z hitrostjo do 15 MS/s na kanal s pasovno širino do 5 MHz, njegov HybridADC pa vam pri vsakem merjenju ponuja izbiro: način z visoko pasovno širino, ko je pomemben vrh, ali zajem brez aliasinga do 2 MS/s, ko potrebujete dinamični razpon za ločitev majhnega odziva, ki se pojavi v okviru velikega dogodka.

SIRIUS® XR je enak uporabniški vmesnik, le v večjem obsegu. Obsežni programi za merjenje udarcev redko potrebujejo ekstremno pasovno širino na vsakem kanalu – le nekaj točk leži neposredno na poti udarca in potrebuje vse, kar lahko ponudi XHS, medtem ko so merilniki deformacije, tlaka in sekundarni merilniki pospeška zadovoljivo pokriti že pri nižjih hitrostih. XR združuje module XHS in SIRIUS® X v enem 19-palčnem stojalu: do 288 analognih kanalov v modelu XR9, od katerih je lahko do 72 visokohitrostnih kanalov XHS, ter do 160 v modelu XR5. Obe vrsti kanalov si delita eno časovno osnovo, namesto da bi delovali kot dva sistema, ki ju je treba naknadno uskladiti, stojala pa se lahko povezujejo v verižno ali zvezdasto vezavo, kadar eno ni dovolj.

Ohišje XR je samo po sebi odporno na udarce do 75 g – to je dobro vedeti, kadar je sistem za zajem podatkov (DAQ) nameščen na preskušani konstrukciji ali v njeni bližini, namesto da bi bil varno nameščen na drugi strani prostora.

Oglejte si vse naše sisteme za visokohitrostno zajemanje podatkov.

Modularni sistemi za programe z mešanimi udarnimi obremenitvami

SIRIUS® Modular in SIRIUS® Mini izvajajo preskuse padca, udarca in prevoza, ki predstavljajo večino dela na področju udarnih obremenitev, pri čemer se merjenje naboja in IEPE izvaja na istem okvirju kot merjenje deformacije, tlaka in napetosti. Število kanalov se giblje od nekaj do več sto, ne da bi bilo treba spreminjati programsko opremo.

Porazdeljeni sistemi za velike strukture

Udarec na velikem objektu – letalskem trupu v naravni velikosti, delu ladje, mostu ali nosilni raketi – se razširi prek desetih metrov. Polaganje analognih kablov od vsakega merilnika pospeška nazaj do osrednjega omarja pomeni dolge razdalje, motnje v signalu na teh odsekih in veliko bakra.

SIRIUS® X in IOLITE® X Namesto tega postavite digitalizator poleg senzorja. Enote se povezujejo v verižno vezavo prek enega samega ethernetnega kabla, ki hkrati prenaša napajanje, podatke in sinhronizacijo s pomočjo tehnologij PoE in PTPv2, tako da iz merilnega območja poteka le en kabel namesto več sto. SIRIUS X sprejme do 32 analognih vhodov na napravo, pri čemer ima vsak vhod 24-bitni delta-sigma pretvornik in filter proti aliasingu. IOLITE X deluje brez ventilatorja in je namenjen za delovanje v temperaturnem območju od −40 °C do +70 °C.

Ker se sinhronizacija prenaša skupaj s podatki, kanali na nasprotnih koncih konstrukcije ostajajo na isti časovni osnovi – prav to omogoča sledenje udarnemu valu, ki se širi skozi konstrukcijo, namesto da bi se zgolj ločeno beležil njegov prihod na vsaki točki.

Robustno in porazdeljeno merjenje

KRYPTON® moduli imajo stopnjo zaščite IP67 in so nameščeni neposredno na preskušanem izdelku, ne pa v stojalu – na vozilu, na preskusni progi, na prostem v vseh vremenskih razmerah.

SIRIUS® Vodoodporen ponuja še več za najbolj ekstremna okolja z udarci: zaščita IP67, območje delovanja od −40 °C do +60 °C ter zmogljivost, da sam prenese udarce do 100 g in vibracije do 100 g, z vzorčenjem 200 kHz na kanal. Napetost, IEPE, mostični senzorji, RTD in upornost so vgrajeni, senzorji naboja, termoelementi, toka in LVDT pa so na voljo prek DSI-adapterjev. Ko merjenje poteka v mrazu, prahu, blatu ali dežju – ali ko bo sistem za zajem podatkov (DAQ) izpostavljen delu udarca, ki ga meri – je to naprava, ki bo to preživela.

Sinhronizirani video za preskuse udarcev

Meritev udarca ti pove, kaj se je zgodilo. Video ti pove zakaj — zdrs pritrdilnega elementa, udarjanje kabla, stik sestavnega dela z nečim, s čimer ne bi smel priti v stik. Dewesoft v isti sistem zajemanja podatkov vključi tudi kamere, tako da imajo posnetki in vzorci enako časovno osnovo, kar omogoča skupno pomikanje po videoposnetku in krivulji SRS.

Visokohitrostni video

DS-CAM, Dewesoftova lastna serija kamer GigE Vision, snema z ločljivostjo 2048 × 1536 pik pri 37 FPS, pri zmanjšani ločljivosti pa doseže hitrost snemanja do 6400 FPS. Na voljo so barvne in črno-bele različice, obe z globalnim zaklopom. Več kamer DS-CAM se med seboj sinhronizira prek stikala, ki podpira protokol PTP.

Za najhitrejše discipline, Photron in Phantom Ultravisokohitrostne kamere se povezujejo prek namenskih vtičnikov, dosegajo od tisoč do milijonov slik na sekundo, odvisno od ločljivosti, in ostajajo popolnoma sinhronizirane z analognimi in digitalnimi kanali v programu DewesoftX.

Standardni video

Za prikaz konteksta, ne pa za analizo dogodkov, bo DS-CAM pri standardnih hitrostih snemanja ali skoraj vsaka spletna kamera, združljiva z DirectX, snemala skupaj s podatki. Sinhronizacija spletne kamere poteka programsko in je natančna do približno 10 ms – to je primerno za dokumentiranje testne postavitve ali dejanja operaterja, ne pa za razrešitev dogodka, ki traja nekaj milisekund.

Termovizija

Infrardeče toplotne kamere OPTRIS vključiti v isto meritev in tako v zapis dodati podatke o površinski temperaturi. Sinhronizacija poteka programsko z zamikom okoli 100 ms, zato termični posnetek beleži toplotno stanje v okolici preskusa in ne samega udarnega dogodka – to je koristno, kadar se udarni preskusi kombinirajo s toplotnim kondicioniranjem ali kadar se komponenta segreva zaradi ponavljajočih se udarcev.

Izbira kamere za snemanje udarcev: šokovni dogodek traja milisekunde, zato ga le možnosti, sinhronizirane s strojno opremo — DS-CAM, Photron, Phantom — lahko natančno uskladijo s podatki na ravni posameznega okvirja. Sinhronizacija prek spletne kamere in termične kamere, ki traja približno 10 ms oziroma približno 100 ms, služi za prikaz konteksta okoli testa.

Spoznajte sistem za zajem videa Dewesoft

Kakšna je vloga podjetja Dewesoft pri preskusu udarca

Dewesoft ponuja merjenje in analiza vidik preskušanja z udarnimi obremenitvami: zajemanje dogodka, izračun SRS in poročanje o rezultatih. Dewesoft ne dobavlja naprav za preskušanje z udarnimi obremenitvami, stolpov za padanje ali krmilnikov vibracijskih naprav ter ne upravlja z vibracijsko napravo za reprodukcijo sintetiziranega profila udarne obremenitve.

V praksi to pomeni, da se sistemi Dewesoft uporabljajo skupaj s katerim koli udarnim strojem, padalnim stolpom ali preskusno napravo, ki jo že imate – merijo namreč, kaj se je dejansko zgodilo na preskusnem vzorcu, neodvisno od krmilnika, ki upravlja mizo. Pri padcih, pirotehničnih udarcih, balističnih udarcih, eksplozijah in prevoznih udarcih, kjer krmilnika sploh ni, sistem Dewesoft predstavlja celotno merilno verigo.