CZ34689U1 - Mechatronic test frame for vibration tests - Google Patents

Mechatronic test frame for vibration tests Download PDF

Info

Publication number
CZ34689U1
CZ34689U1 CZ2020-38091U CZ202038091U CZ34689U1 CZ 34689 U1 CZ34689 U1 CZ 34689U1 CZ 202038091 U CZ202038091 U CZ 202038091U CZ 34689 U1 CZ34689 U1 CZ 34689U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
test
frame
vibration
test frame
force
Prior art date
Application number
CZ2020-38091U
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Pavel Steinbauer
Petr Denk
Vít Pawlik
Karel Kraus
Jindřich Karlíček
Aleš Dočkal
Oldřich Štajner
Original Assignee
České vysoké učení technické v Praze
Robert Bosch spol. s.r.o.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by České vysoké učení technické v Praze, Robert Bosch spol. s.r.o. filed Critical České vysoké učení technické v Praze
Priority to CZ2020-38091U priority Critical patent/CZ34689U1/en
Publication of CZ34689U1 publication Critical patent/CZ34689U1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G01M7/02Vibration-testing by means of a shake table
    • G01M7/022Vibration control arrangements, e.g. for generating random vibrations
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G01M7/02Vibration-testing by means of a shake table
    • G01M7/06Multidirectional test stands

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

Technické řešení se týká mechatronického testovacího rámu pro vibrační zkoušky, zvláště rozměrných a poddajných dílů na jejich odolnost vibracím, obsahujícím upínací zkušební rám, který je spojen přes zdroje síly se základnou a k němuž je připojen testovaný díl opatřený senzory vibrací, přičemž zdroje síly a senzory vibrací jsou propojeny s řídicím systémem.The technical solution relates to a mechatronic test frame for vibration tests, in particular large and flexible parts for their vibration resistance, comprising a clamping test frame which is connected to the base via force sources and to which a test part provided with vibration sensors is connected, the force sources and vibration sensors they are connected to the control system.

Dosavadní stav technikyPrior art

Vibrační zkoušky jsou nedílnou součástí vývoje většiny produktů z oblasti strojírenství nebo elektroniky. Pro vibrační testování se v průmyslové praxi nejčastěji používá konstrukce, kdy generátor vibrací (shaker) přenáší sílu přes vibrační stůl na upnutý testovaný díl. V závislosti na hmotnosti testovaného dílu a celé konstrukce, zvoleném frekvenčním rozsahu a dalších parametrech je možné zvolit shaker ve formě elektrodynamického, hydraulického, pneumatického zařízení nebo zařízení s rotujícím nevývažkem. Existují též průmyslová řešení umožňující produkt vystavit změně teploty nebo vlhkosti. Charakter budicího signálu může být harmonický (sweep, chirp), náhodný se zastoupením požadovaných frekvencí (bílý šum), neboje možné použít krátký impulz síly. Vyhodnocování pohybu testovaného vzorku se provádí zpravidla měřením akcelerometry na jednom či více místech.Vibration tests are an integral part of the development of most products in the field of engineering or electronics. For vibration testing, a construction is most often used in industrial practice, where a vibration generator (shaker) transmits force via a vibration table to a clamped test part. Depending on the weight of the tested part and the whole structure, the selected frequency range and other parameters, it is possible to choose a shaker in the form of an electrodynamic, hydraulic, pneumatic device or a device with a rotating unbalance. There are also industrial solutions that allow the product to be exposed to changes in temperature or humidity. The character of the excitation signal can be harmonic (sweep, chirp), random with the representation of the required frequencies (white noise), or it is possible to use a short pulse of force. The evaluation of the movement of the test sample is usually performed by measuring the accelerometer at one or more places.

Při výše popsaném vibračním testování ovlivňují zatížení testovaného vzorku modální vlastnosti vibračního stolu, upínacího zkušebního rámu a samotného testovaného dílu. Skutečná vibrační expozice testovaného dílu se tedy mění v závislosti na budicí frekvenci a modálních vlastnostech sestavy. Zvýšení mechanické tuhosti stolu a upínacího zkušebního rámu, což v běžných konstrukcích vede ke zvýšení hmotnosti, je jedna z možností, jak vliv jejich modálních vlastností minimalizovat. Tento postup má však za následek nutnost použití shakeru s vyšším výkonem i pro testovací vzorek menších rozměrů.In the vibration testing described above, the load of the test specimen is affected by the modal properties of the vibrating table, the clamping test frame and the test piece itself. Thus, the actual vibration exposure of the test piece varies depending on the excitation frequency and modal properties of the assembly. Increasing the mechanical rigidity of the table and the clamping test frame, which in conventional constructions leads to an increase in weight, is one of the ways to minimize the influence of their modal properties. However, this procedure results in the need to use a higher performance shaker even for a test sample of smaller dimensions.

Jinou nevýhodou popsaného principu je způsob vyhodnocení pohybu testované součásti. Měřením jednoho místa na vzorku či vibračním stolu nezískáme kompletní přehled o pohybu testovaného vzorku. To má za následek, že některé části vzorku nepodstupují požadované zatížení. Existují postupy využívající měření zrychlení ve více bodech. Pro potřeby řízení primární budicí síly je využita průměrná hodnota z provedených měření, popř. je vybrán bod s nejvyšší hodnotou zrychlení. Tyto postupy nefungují požadovaným způsobem, protože zpravidla jeden nebo více z měřených bodů prochází zatížením mimo specifikovaný interval.Another disadvantage of the described principle is the method of evaluating the movement of the tested component. By measuring one place on the sample or vibrating table, we do not get a complete overview of the movement of the tested sample. As a result, some parts of the sample do not undergo the required load. There are procedures that use acceleration measurement at multiple points. For the needs of the control of the primary excitation force, the average value from the performed measurements is used, or the point with the highest acceleration value is selected. These procedures do not work as required because, as a rule, one or more of the measured points passes through the load outside the specified interval.

Patent US 5979242 A (Gregg K. Hobbs) popisuje systém pro vibrační testování, ve kterém kombinace budicích a propojovacích modulů umožňuje nastavení modálních vlastností celého systému podle požadavků vibrační zkoušky. Propojené moduly mohou obsahovat různé typy pasivních a aktivních prvků umožňujících tvarování frekvenční charakteristiky systému. Tento systém využívá konceptu, kdy každý použitý budicí modul má za úkol generovat pouze část specifikovaného frekvenčního spektra. Takový postup je však nepraktický, neboť zkušební zařízení je určeno pro testování různorodých dílů a navrhované moduly je nutné navrhnout a sestavit pro každé nové uspořádání znovu.U.S. Pat. No. 5,976,242 A (Gregg K. Hobbs) discloses a vibration testing system in which a combination of excitation and interconnect modules allows the modal properties of the entire system to be adjusted according to the requirements of the vibration test. The interconnected modules may contain different types of passive and active elements enabling the shaping of the frequency response of the system. This system uses the concept that each excitation module used has the task of generating only a part of the specified frequency spectrum. However, such a procedure is impractical because the test equipment is designed to test disparate parts and the proposed modules must be designed and reassembled for each new arrangement.

Patent WO 1998029723 Al (Gregg K. Hobbs) prezentuje modulární systém pro vibrační testování, jehož základními komponentami jsou tři moduly. Budicí, propojovací a upínací modul. K budicímu moduluje možné připojit aktuátory pro generování vibrací ve více směrech. Upínací modul slouží k upnutí testovaných komponent. Propojovací modul slouží k propojení zbylých dvou modulů. Propojení modulů může být realizováno různými způsoby: vytvořením vakua mezi styčnými plochami, šrouby, pružnými či tlumicími prvky. Pomocí výše zmíněných prostředků je tedy možnéWO 1998029723 A1 (Gregg K. Hobbs) discloses a modular vibration testing system, the basic components of which are three modules. Excitation, connection and clamping module. Actuators for generating vibrations in multiple directions can be connected to the excitation module. The clamping module is used to clamp the tested components. The connection module is used to connect the other two modules. The connection of the modules can be realized in various ways: by creating a vacuum between the contact surfaces, screws, flexible or damping elements. It is therefore possible with the above-mentioned means

-1 CZ 34689 UI naladit systém pro testování konkrétních vzorků v požadovaných podmínkách. Také tento přístup je nepraktický, neboť naladění mechanických parametrů jednotlivých modulů pro konkrétní sestavu je zdlouhavé, a navíc v průběhu zkoušky dochází k modálnímu přeladění mechanické sestavy.-1 CZ 34689 UI tune system for testing specific samples in required conditions. This approach is also impractical, as the tuning of the mechanical parameters of the individual modules for a particular assembly is lengthy, and in addition, a modal retuning of the mechanical assembly occurs during the test.

V patentu DE 102016002188 AI je popsána konstrukce pro vibrační testování zejména lehčích komponent, jejímž hlavním atributem je nízká hmotnost vibračního stolu vyrobeného např. z kompozitních materiálů. Uprostřed stolu je umístěn rám pro uchycení testované komponenty. Rám je pohyblivý ve svislém směru a pomocí smýkadla je propojen s primárním generátorem vibrací. Díky nízké hmotnosti celé konstrukce jsou redukovány požadavky na vstupní síly generátoru vibrací a zároveň zatížení součásti je méně ovlivněno hmotností konstrukce. Navržené řešení však nevyhoví pro rozměrné a vysoce poddajné testované díly, a navíc není flexibilní.DE 102016002188 A1 describes a construction for vibration testing, in particular of lighter components, the main attribute of which is the low weight of a vibrating table made, for example, of composite materials. In the middle of the table there is a frame for mounting the tested component. The frame is movable in the vertical direction and is connected to the primary vibration generator by means of a slider. Thanks to the low weight of the entire structure, the requirements for the input forces of the vibration generator are reduced and at the same time the load on the component is less affected by the weight of the structure. However, the proposed solution is not suitable for large and highly flexible tested parts, and it is not flexible.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Podstata technického řešení týkající se mechatronického testovacího rámu pro vibrační zkoušky zvláště rozměrných a poddajných dílů na jejich odolnost vibracím, obsahujícího upínací zkušební rám, který je spojen přes primární zdroj síly se základnou a k němuž je připojen testovaný díl opatřený senzory vibrací, přičemž primární zdroj síly a senzory vibrací jsou propojeny s řídicím systémem, spočívá v tom, že obsahuje alespoň jeden sekundární zdroj síly uspořádaný na testovaném dílu nebo spojený s upínacím zkušebním rámem a s nosným rámem upevněným k základně. Sekundárním zdrojem síly je případně aktivní hltič uložený na testovaném dílu nebo elektromagnetický budič spojený s upínacím zkušebním rámem a s nosným rámem.The essence of the technical solution concerning a mechatronic test frame for vibration tests of particularly large and flexible parts for their vibration resistance, comprising a clamping test frame connected via a primary force source to the base and to which a test part provided with vibration sensors is connected, the primary force source and the vibration sensors are connected to the control system, in that it comprises at least one secondary force source arranged on the test piece or connected to a clamping test frame and to a support frame fixed to the base. The secondary source of force is optionally an active damper mounted on the test piece or an electromagnetic exciter connected to the clamping test frame and to the supporting frame.

Výhodou tohoto technického řešení je kompenzace dynamické poddajnosti upínacího zkušebního rámu a testovaného dílu pomocí aktivních sekundárních zdrojů nebo pro jednotlivé frekvenční složky zkušebního spektra. Aktivní sekundární zdroj síly může být s výhodou uspořádán jako řízený dynamický hltič. Je tedy možné provést vibrační zkoušku poddajného testovaného dílu, aniž by došlo k přetěžování testovaného dílu v kmitnách jednotlivých tvarů kmitu při nebo blízko rezonanční frekvence. Další výhodou je ad-hoc optimalizace napojení sekundárních zdrojů síly pomocí zařízení pro měření vlastních tvarů kmitu sestavy na základě skenovacího vibrometru. Tato data jsou použita pro řízení primárního zdroje síly ve formě inverzního matematického modelu soustavy a původního modelu soustavy pro řízení sekundárních zdrojů síly. Další výhodou je, že vibrační expozici jsou testované díly podrobeny stejnoměrně v celém objemu a v celém zkušebním spektru.The advantage of this technical solution is the compensation of the dynamic flexibility of the clamping test frame and the tested part by means of active secondary sources or for individual frequency components of the test spectrum. The active secondary force source can advantageously be arranged as a controlled dynamic damper. Thus, it is possible to perform a vibration test of a flexible test piece without overloading the test piece in the oscillations of the individual oscillation shapes at or near the resonant frequency. Another advantage is the ad-hoc optimization of the connection of the secondary force sources by means of a device for measuring the actual oscillation shapes of the assembly on the basis of a scanning vibrometer. This data is used to control the primary force source in the form of an inverse mathematical model of the system and the original system model to control the secondary force sources. Another advantage is that the tested parts are subjected to vibration exposure evenly throughout the volume and throughout the test spectrum.

Objasnění výkresůExplanation of drawings

Na přiložených obrázcích je znázorněno zařízení pro provádění vibračních zkoušek rozměrných a/nebo poddajných dílů podle technického řešení, kde znázorňuje:The attached figures show a device for performing vibration tests of large and / or flexible parts according to the technical solution, where it shows:

obr. 1 schéma zařízení s primárním zdrojem síly a sekundárními zdroji síly upevněnými spojovací tyčí mezi upínací zkušební rám a nosný rám;Fig. 1 is a diagram of a device with a primary force source and secondary force sources fixed by a connecting rod between the clamping test frame and the supporting frame;

obr. 2 schéma zařízení s primárním zdrojem síly a sekundárními zdroji síly upevněnými spojovacím vláknem mezi upínací zkušební rám a nosný rám;Fig. 2 is a diagram of a device with a primary force source and secondary force sources fixed by a connecting thread between the clamping test frame and the support frame;

obr. 3 schéma zařízení, kde sekundární zdroje síly jsou tvořeny aktivními hltiči;Fig. 3 is a diagram of a device where the secondary power sources are formed by active absorbers;

obr. 4 schéma zařízení, kde sekundární zdroje síly jsou tvořeny odpruženými elektromechanickými budiči upevněnými spojovacím vláknem mezi upínací zkušební rám a nosný rám;Fig. 4 is a diagram of the device, where the secondary power sources are formed by spring-loaded electromechanical exciters fixed by a connecting thread between the clamping test frame and the supporting frame;

- 2 CZ 34689 UI obr. 5 schéma zařízení, kde sekundární zdroje síly jsou tvořeny odpruženými elektromechanickými budiči upevněnými spojovací tyčí mezi upínací zkušební rám a nosný rám;Fig. 5 is a diagram of the device, where the secondary power sources are formed by spring-loaded electromechanical exciters fixed by a connecting rod between the clamping test frame and the supporting frame;

obr. 6 schéma zařízení se zabudovaným skenovacím vibrometrem před zabudováním sekundárních zdrojů síly; a obr. 7 toleranční pole podle požadovaného pohybu testovaného dílu ve frekvenční oblasti.Fig. 6 is a diagram of a device with a built-in scanning vibrometer before the installation of secondary power sources; and FIG. 7 shows a tolerance field according to the required movement of the test part in the frequency domain.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of technical solution

Na obr. 1 je znázorněno zařízení v podobě mechatronického testovacího rámu pro vibrační zkoušky např. rozměrných a poddajných dílů pomocí více zdrojů silového působení, kde na základně 18 je prostřednictvím vibroizolátorů 2 uspořádán primární zdroj 1 síly. K primárnímu zdroji 1 síly je připevněn vibrační stůl 3, na kterém je upevněn upínací zkušební rám 4. Zkušební rám 4 je ve spojení s testovaným dílem 5 prostřednictvím upínacích úchytů 7. Mimo upínací zkušební rám 4 je k základně 18 připevněn nosný rám 15 sekundárních zdrojů 11 síly. Sekundární zdroje 11 síly jsou spojeny s upínacím zkušebním rámem 4 a s nosným rámem 15 prostřednictvím spojovacích tyčí 12.Fig. 1 shows a device in the form of a mechatronic test frame for vibration tests of e.g. large and flexible parts by means of several sources of force, where a primary force source 1 is arranged on the base 18 by means of vibration isolators 2. Attached to the primary force source 1 is a vibrating table 3 on which a clamping test frame 4 is mounted. The test frame 4 is connected to the test piece 5 by means of clamps 7. Outside the clamping test frame 4, a supporting frame 15 of secondary sources is attached to the base 18. 11 forces. The secondary force sources 11 are connected to the clamping test frame 4 and to the supporting frame 15 by means of connecting rods 12.

Místa připojení sekundárních zdrojů 11 síly k upínacímu zkušebnímu rámu 4 jsou určena pomocí analýzy vlastních tvarů kmitu, které jsou získány laserovým skenovacím vibrometrem 14. znázorněným na obr. 6. Na testovaném dílu 5 nebo na upínacím zkušebním rámu 4 j sou uspořádány senzory 8 vibrací, které jsou propojeny s řídicím systémem 6. Místa umístění senzorů 8 vibrací jsou rovněž určena pomocí analýzy vlastních tvarů kmitu, které jsou získány laserovým skenovacím vibrometrem 14. znázorněným na obr. 6. S řídicím systémem 6 jsou dále propojeny primární zdroj 1 síly a sekundární zdroje 11 síly.The points of connection of the secondary force sources 11 to the clamping test frame 4 are determined by analyzing the actual oscillation shapes obtained by the laser scanning vibrometer 14 shown in Fig. 6. Vibration sensors 8 are arranged on the test part 5 or on the clamping test frame 4. which are connected to the control system 6. The locations of the vibration sensors 8 are also determined by analyzing the proper oscillation shapes, which are obtained by the laser scanning vibrometer 14 shown in Fig. 6. The primary power source 1 and the secondary sources are further connected to the control system 6. 11 forces.

Na obr. 2 je patrné obdobné zařízení jako na obr. 1 s tím, že sekundární zdroje 11 síly jsou spojeny s upínacím zkušebním rámem 4 a s nosným rámem 15 prostřednictvím spojovacích vláken 13.Fig. 2 shows a device similar to Fig. 1, with the secondary force sources 11 being connected to the clamping test frame 4 and to the supporting frame 15 by means of connecting fibers 13.

Na obr. 3 je znázorněno alternativní uspořádání zařízení pro vibrační zkoušení rozměrných a poddajných dílů pomocí více zdrojů silového působení, kde sekundární zdroje síly jsou tvořeny aktivními hltiči 9 propojenými s řídicím systémem 6. Hltiče 9 obsahují seismickou hmotu připojenou tlumičem nebo jiným silovým prvkem s řízenou tuhostí k upínacímu zkušebnímu rámu 4. Řídicím systémem 6 jsou v koordinaci s řízením primárního zdroje 1 síly řízeny silové členy v jednotlivých aktivních hltičich 9, ve zpětné vazbě se signály ze senzorů 8 vibrací.Fig. 3 shows an alternative arrangement of a device for vibration testing of large and flexible parts by means of several force sources, where the secondary force sources are formed by active dampers 9 connected to the control system 6. The dampers 9 comprise seismic mass connected by a damper or other force element with controlled stiffness to the clamping test frame 4. The control system 6, in coordination with the control of the primary force source 1, controls the force members in the individual active dampers 9, in feedback with the signals from the vibration sensors 8.

Na obr. 4 a 5 je znázorněno zařízení obdobné jako na obr. 1 s tím, že sekundárním zdrojem síly jsou elektromechanické budiče 10 spojené s nosným rámem 15 a s upínacím zkušebním rámem 4 prostřednictvím spojovacích tyčí 12 - obr. 5 nebo spojovacích vláken 13 - obr. 4.Figures 4 and 5 show a device similar to Figure 1, with the secondary source of force being electromechanical exciters 10 connected to the support frame 15 and to the clamping test frame 4 by means of connecting rods 12 - Fig. 5 or connecting fibers 13 - Figs. 4.

Obrázek 6 znázorňuje schéma zařízení pro vibrační zkoušení v okamžiku před instalováním sekundárních zdrojů 11 síly, kdy k nosnému rámu 15 je připevněn skenovací vibrometr 14, určený pro zjištění vlastních tvarů kmitu a ostatních modálních vlastností pro aktuální sestavu celého upínacího rámu 4 včetně upevněného testovaného dílu 5 a primárního zdroje síly 1, zejména pro stanovení polohy připojovacích míst sekundárních zdrojů síly 11 a senzorů 8 vibrací.Figure 6 shows a diagram of the vibration testing device at the moment before the installation of the secondary force sources 11, when a scanning vibrometer 14 is attached to the support frame 15 to determine the eigenmodes and other modal properties for the current assembly of the whole clamping frame 4 including the fixed test piece 5. and a primary force source 1, in particular for determining the position of the connection points of the secondary force sources 11 and the vibration sensors 8.

Na obr. 7 je znázorněna požadovaná frekvenční charakteristika zatěžování testovaného dílu, tedy jakou amplitudu zrychlení testovaného dílu musí řídicí systém 6 prostřednictvím působení primárního zdroje 1 síly a sekundárních zdrojů 11 síly zajistit pro každou frekvenční složku testovaného frekvenčního rozsahu.Fig. 7 shows the desired frequency characteristic of the load of the tested part, i.e. what acceleration amplitude of the tested part the control system 6 must provide for each frequency component of the tested frequency range by the action of the primary force source 1 and the secondary force sources 11.

Před samotným vibračním zkoušením testovaných dílů 5 se definují meze požadovaného předepsaného zkušebního frekvenčního spektra 17 pohybu testovaného dílu 5, provede seBefore the actual vibration testing of the tested parts 5, the limits of the required prescribed test frequency spectrum 17 of the movement of the tested part 5 are defined,

-3CZ 34689 UI prostřednictvím laserového skenovacího vibrometru 14 experimentální modální analýza soustavy primárního zdroje 1 síly, vibračního stolu 3, upínacího zkušebního rámu 4 a testovaného dílu 5, stanoví se připojovací místa minimálně dvou senzorů 8 vibrací na upínacím zkušebním rámu 4 tak, aby amplitudy vlastních tvarů kmitu sestavy ve vybraných místech a v celém předepsaném zkušebním frekvenčním spektru zatěžování byly maximalizovány a do připojovacích míst jsou pomocí spojovacích tyčí 12 nebo vláken 13 připojeny sekundární zdroje 11 síly.Experimental modal analysis of the system of primary force source 1, vibrating table 3, clamping test frame 4 and test part 5, the connection points of at least two vibration sensors 8 on the clamping test frame 4 are determined so that the amplitudes of their own The oscillation shapes of the assembly at selected locations and in the entire prescribed test frequency spectrum of loads have been maximized and secondary force sources 11 are connected to the connection points by means of connecting rods 12 or fibers 13.

Pohyb primárního zdroje 1 síly je ovládán řídicím systémem 6 na základě inverze modelu soustavy skládající se z primárního zdroje 1 síly, vibračního stolu 3, upínacího zkušebního rámu 4 a testovaného dílu 5. Model soustavy je získán pomocí experimentální modální analýzy provedené bezkontaktně laserovým skenovacím vibrometrem 14. Primárním zdrojem j. síly se působí proti středisku hmotnosti testovaného dílu 5 spolu s upínacím zkušebním rámem 4 a sekundárním zdrojem 11 síly. Sekundárním zdrojem 11 síly se působí na testovaný díl 5 a upínací zkušební rám 4 ve směru působení primárního zdroje 1 síly v místech s největší amplitudou většiny vlastních tvarů kmitu soustavy primárního zdroje 1 síly, vibračního stolu 3, upínacího zkušebního rámu 4 a testovaného dílu 5, v definovaném frekvenčním spektru 17 zatěžování pro všechny body povrchu testovaného dílu 5.The movement of the primary force source 1 is controlled by the control system 6 based on the inversion of the system model consisting of the primary force source 1, vibrating table 3, clamping test frame 4 and test part 5. The system model is obtained by experimental modal analysis performed by non-contact laser scanning vibrometer 14 The primary force source j acts against the center of mass of the test part 5 together with the clamping test frame 4 and the secondary force source 11. The secondary force source 11 acts on the test piece 5 and the clamping test frame 4 in the direction of the primary force source 1 at the largest amplitude of most natural oscillation shapes of the primary force source system 1, vibrating table 3, clamping test frame 4 and test piece 5. in the defined frequency spectrum 17 of loading for all points of the surface of the tested part 5.

Pohyb sekundárních zdrojů 11 síly je koordinován řídicím systémem 6 tak, aby byl minimalizován relativní pohyb působiště primárního zdroje 1 síly a sekundárních zdrojů 11 síly. Sekundární zdroje 11 síly jsou napojeny do připojovacích bodů 16, jejichž poloha je určena podle kmiten vlastních tvarů kmitu v požadovaném frekvenčním spektru 17 zatěžování. Vlastní tvary kmitu soustavy primárního zdroje 1 síly, vibračního stolu 3, upínacího zkušebního rámu 4 a testovaného dílu 5 jsou získány pomocí experimentální modální analýzy skenovacím vibrometrem 14, pro každou sestavu testovaného dílu 5, upínacího zkušebního rámu 4, vibračního stolu 3 a primárního zdroje 1 síly ad-hoc, jak je znázorněno na obrázku 6.The movement of the secondary force sources 11 is coordinated by the control system 6 so as to minimize the relative movement of the primary force source 1 and the secondary force sources 11. The secondary power sources 11 are connected to the connection points 16, the position of which is determined according to the oscillations of the natural oscillation shapes in the desired frequency spectrum 17 of the load. The actual oscillation shapes of the primary force source system 1, vibrating table 3, clamping test frame 4 and test piece 5 are obtained by experimental modal analysis with a scanning vibrometer 14, for each assembly of test piece 5, clamping test frame 4, vibrating table 3 and primary source 1. ad-hoc forces as shown in Figure 6.

Zdroje 1 a 11 silového působení jsou koordinovaně ovládány řídicím systémem 6 pracujícím ve zpětné vazbě se senzory 8 vibrací upevněnými na povrchu testovaného dílu 5. Senzory vibrací 8 mohou být s výhodou kolokovány s připojovacími body 16 sekundárních zdrojů síly 11. Zásahy řídicího systému 6 jsou nastaveny podle modelu celé sestavy, získaného pomocí experimentální modální analýzy skenovacím vibrometrem 14 a aktualizovány podle změn odezvy celé sestavy a průběhu dlouhotrvající zkoušky, která probíhá v cyklech.The force sources 1 and 11 are controlled in a coordinated manner by a control system 6 operating in feedback with vibration sensors 8 mounted on the surface of the test piece 5. The vibration sensors 8 can advantageously be collocated with connection points 16 of secondary force sources 11. Interventions of the control system 6 are set according to the whole set model, obtained by experimental modal analysis with a scanning vibrometer 14 and updated according to changes in the response of the whole set and the course of the long-term test, which takes place in cycles.

Sekundární zdroj 11 síly může být tvořen elektromechanickým budičem 10 připevněným k pevnému rámu 15 a připojeným k připojovacím bodům 16 na upínacím zkušebním rámu 4 pomocí spojovací tyče 12 nebo spojovacího vlákna 13 o vysoké tuhosti, s výhodou uhlíkového vlákna.The secondary power source 11 may be formed by an electromechanical exciter 10 attached to the fixed frame 15 and connected to the connection points 16 on the clamping test frame 4 by means of a connecting rod 12 or a high stiffness connecting fiber 13, preferably a carbon fiber.

Trajektorie pohybu testovaného dílu 5, stanovená podle předepsaného zkušebního spektra, je řídicím systémem 6 prováděna cyklicky a průběhy akčních zásahů primárního zdroje 1 i sekundárních zdrojů 11 síly jsou po každém cyklu modifikovány řídicím systémem 6 tak, aby bylo předepsané zkušební spektrum 17 dodrženo s rostoucí přesností.The trajectory of the test part 5, determined according to the prescribed test spectrum, is performed cyclically by the control system 6 and the action sequences of the primary source 1 and secondary force sources 11 are modified by the control system 6 after each cycle so that the prescribed test spectrum 17 is observed with increasing accuracy. .

Hmota a tuhost sekundárních zdrojů 11 síly ve formě hltičů 9 se nastaví pro přiblížení jejich výsledné pasivní vlastní frekvence vlastní frekvenci celé soustavy primárního zdroje 1 síly, vibračního stolu 3, upínacího zkušebního rámu 4 a testovaného dílu 5, získané pomocí experimentální modální analýzy.The mass and stiffness of the secondary force sources 11 in the form of absorbers 9 are adjusted to approximate their resulting passive natural frequency to the natural frequency of the whole system of primary force source 1, vibrating table 3, clamping test frame 4 and test piece 5 obtained by experimental modal analysis.

Při spojení sekundárních zdrojů 11 síly s připojovacím místem vlákny 13 je pohyb sekundárních zdrojů 11 síly je řízen tak, aby vlákna 13 byla trvale namáhána výhradně tahovou silou.When connecting the secondary force sources 11 to the connection point of the fibers 13, the movement of the secondary force sources 11 is controlled so that the fibers 13 are permanently stressed exclusively by the tensile force.

Claims (3)

NÁROKY NA OCHRANUCLAIMS FOR PROTECTION 1. Mechatronický testovací rám pro vibrační zkoušky zvláště rozměrných a poddajných dílů na jejich odolnost vibracím, obsahující upínací zkušební rám (4), který je spojen přes primární zdroj (1) síly se základnou (18) akněmužje připojen testovaný díl (5) opatřený senzory (8) vibrací, přičemž primární zdroj (1) síly a senzory (8) vibrací jsou propojeny s řídicím systémem (6), vyznačený tím, že obsahuje alespoň jeden sekundární zdroj (11) síly uspořádaný na testovaném dílu (5) nebo spojený s upínacím zkušebním rámem (4) a s nosným rámem (15) upevněným k základně (18).A mechatronic test frame for vibration tests of particularly large and flexible parts for their vibration resistance, comprising a clamping test frame (4) which is connected via a primary force source (1) to a base (18) and to which a test part (5) provided with sensors is connected. (8) vibrations, the primary force source (1) and the vibration sensors (8) being connected to a control system (6), characterized in that it comprises at least one secondary force source (11) arranged on the test part (5) or connected to a clamping test frame (4) and a supporting frame (15) fixed to the base (18). 2. Mechatronický testovací rám pro vibrační zkoušky podle nároku 1, vyznačený tím, že sekundárním zdrojem síly je aktivní hltič (9) uložený na testovaném dílu (5).Mechatronic test frame for vibration tests according to claim 1, characterized in that the secondary source of force is an active baffle (9) mounted on the test part (5). 3. Mechatronický testovací rám pro vibrační zkoušky podle nároku 1, vyznačený tím, že sekundárním zdrojem síly je elektromagnetický budič (10) spojený s upínacím zkušebním rámem (4) a s nosným rámem (15).Mechatronic vibration test frame according to Claim 1, characterized in that the secondary source of force is an electromagnetic exciter (10) connected to the clamping test frame (4) and to the support frame (15).
CZ2020-38091U 2020-10-12 2020-10-12 Mechatronic test frame for vibration tests CZ34689U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2020-38091U CZ34689U1 (en) 2020-10-12 2020-10-12 Mechatronic test frame for vibration tests

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2020-38091U CZ34689U1 (en) 2020-10-12 2020-10-12 Mechatronic test frame for vibration tests

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ34689U1 true CZ34689U1 (en) 2020-12-22

Family

ID=74566334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2020-38091U CZ34689U1 (en) 2020-10-12 2020-10-12 Mechatronic test frame for vibration tests

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ34689U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5979242A (en) Multi-level vibration test system having controllable vibration attributes
US9733151B2 (en) System and method for accelerating a device
RU2603787C1 (en) Test bench for vibroacoustic tests of specimens and models
Thouverez Presentation of the ECL benchmark
Krall et al. Investigation of the dynamic behaviour of CFRP leaf springs
Zaretzky et al. Experimental investigation of non-linear modal coupling in the response of cantilever beams
Wang et al. An FBG-based 2-D vibration sensor with adjustable sensitivity
Lei et al. A high-precision two-dimensional micro-accelerometer for low-frequency and micro-vibrations
De Barros et al. Evaluation of a vibration text fixture
Boiko et al. Vibration transmission in electronic packages having structurally complex design
JP7295242B2 (en) Apparatus and method for determining mechanical properties of test objects
Liu et al. A dynamic pressure calibration device based on the low speed servomotor and pistonphone technique
Körük Quantification and minimization of sensor effects on modal parameters of lightweight structures
CZ34689U1 (en) Mechatronic test frame for vibration tests
CZ309142B6 (en) Method and device for vibration testing of large and flexible parts for their resistance to vibrations
RU2659984C1 (en) Test bench for vibroacoustic tests of specimens and models
Sanliturk et al. Friction dampers: measurement, modelling and application to blade vibration control
RU2653554C1 (en) Method of vibroacoustic tests of specimens and models
Vanwalleghem et al. Practical aspects in measuring vibration damping of materials
Dahale et al. Assessment of Boundary Conditions for FEA of Mounting Bracket Using Co-relation with Experimental Results
Kersch et al. Fixture Modifications for Effective Control of an Electrodynamic 3D-Shaker System.
Singh et al. Free Vibration Analysis on cantilever beam-a review
Niţă et al. Mechatronics educational systems in vibration field
Li et al. Structural Design and Characteristic Research of Product Vibration Test Fixture Based on High Frequency Response Characteristics
Robertson et al. Recent results and conclusions from tests of the UIM blade non-magnetic damper

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20201222