DE4426801A1

DE4426801A1 - Method for providing an evaluation quantity for the vibration stress of a test object

Info

Publication number: DE4426801A1
Application number: DE19944426801
Authority: DE
Inventors: Johann-Georg Dipl Ing Kunze
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1994-07-25
Filing date: 1994-07-25
Publication date: 1996-02-01
Also published as: FR2722880A1; GB2291709A; GB9515263D0

Abstract

From the acceleration signals of a test object under vibration load alternation (eg. LW1) are determined according to amplitude and duration of individual half-waves. The corresponding values are stored and after the end of the measuring procedure they are converted in such a way that they are allocated to classes with different amplitudes and/or durations. The information found in this way is represented on a data display device (Fig. 3, not shown). The selected limits of the classes both for the amplitude and for the duration can be changed in any way. The same occurs with the secondary load alternations as with the load alternations. Moreover, an impact detection and impact evaluation is provided, where particularly large load-alternation half-waves are detected and likewise represented according to amplitude and/or duration (Fig. 5, not shown). The variables found allow an observer to make statements about the forces acting on a test object exposed to vibrations. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbe griff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method according to the Oberbe handle of claim 1.

Aus der Festigkeitslehre ist es allgemein bekannt, daß eine beliebige Struktur durch beliebig hohe Kräfte zerstört werden kann. Es ist auch bereits bekannt, daß sehr viel geringere Kräfte zum Zerstören der Struktur führen, wenn sie wechselnde Belastungen darstellen, wobei die Anzahl dieser wechselnden Belastungen, nachfolgend als Lastwechsel bezeichnet, die zum Zerstören der Struktur führen, bei hoher Lastamplitude gerin ger ist als bei niedriger Lastamplitude. Konstruktionen, die solchen wechselnden Belastungen ausgesetzt sind, werden so konzipiert, daß sie eine bestimmte Anzahl solcher Lastwechsel aushalten, ohne Schaden zu nehmen. Die Anzahl dieser Last wechsel, die die Konstruktion aushalten soll, ist abhängig vom jeweiligen Einsatzfall. Langlebige Konstruktionen müssen z. B. 10⁷ Lastwechsel einer sich im Betrieb ergebenden maxi malen Amplitude aushalten; es ist empirisch ermittelt worden, daß Geräte, die 10⁷ Lastwechsel aushalten, im Prinzip unend lich viele Lastwechsel durchstehen, ohne Schaden zu nehmen. Auf der anderen Seite gibt es auch Geräte, die von vornherein nur für z. B. 10³ Lastwechsel auszulegen sind. Solche Kon struktionen können dynamisch höher belastet werden als sol che, die 107 oder mehr Lastwechsel vertragen müssen. Diese aus der Festigkeitslehre bekannten Zusammenhänge gelten aber nur bei etwa gleichfrequenten relativ langsamen Schwingungen. Bei höheren Frequenzen reicht das Auszählen von Schwingungen zum Erkennen der Belastungsgrenze eines Gerätes nicht mehr aus. Um zu überprüfen, ob die Standfestigkeit eines Gerätes den im praktischen Betrieb auftretenden Belastungen genügt oder nicht, mißt man deshalb am vorgesehenen Einbauort des Prüflings die zeitlich sich ändernde, wechselnde Beschleuni gung, die auf den Prüfling wirkt und bestimmt ein typisches Frequenzspektrum der Beschleunigung über die jeweilige Beein flussungszeit oder einen Bruchteil der Beeinflussungszeit. Das Frequenzspektrum dient dann dazu, im Labor oder in einer sonstigen Erprobungsstelle über einen Rütteltisch oder der gleichen gleichfrequente Schwingungen zu erzeugen und das zu prüfende Gerät über längere Zeit diesen Schwingungen aus zu setzen. Dabei wird zusätzlich die Amplitude dieser Schwingun gen variiert, wobei sich in etwa eine Normalverteilung der Amplitudenwerte ergibt; dies liegt in der Struktur der Prüf einrichtungen begründet.From the theory of strength it is generally known that a any structure can be destroyed by any high forces can. It is also known that much less Forces will destroy the structure if it changes Represent loads, with the number of these changing Loads, hereinafter referred to as load changes, the Destroying the structure result in low load amplitude is lower than with a low load amplitude. Constructions that are exposed to such changing loads designed to handle a certain number of such load changes endure without being damaged. The number of this load The change that the construction is to withstand is dependent of the respective application. Durable constructions must e.g. B. 10⁷ load change of a maxi resulting in operation endure painting amplitude; it has been empirically determined that devices that can withstand 10⁷ load changes are in principle infinite endure many load changes without being damaged. On the other hand, there are also devices that work from the start only for z. B. 10³ load changes are to be interpreted. Such con structures can be subject to higher dynamic loads than sol areas that have to withstand 107 or more load changes. These Connections known from strength theory apply only in the case of relatively slow vibrations of the same frequency. At higher frequencies, counting vibrations is sufficient no longer for recognizing the load limit of a device out. To check whether the stability of a device the loads occurring in practical operation are sufficient or not, one therefore measures at the intended installation location of the DUT the temporally changing, changing acceleration which acts on the test object and determines a typical one Frequency spectrum of the acceleration over the respective legs flow time or a fraction of the influence time. The frequency spectrum is then used in the laboratory or in a other testing center via a vibrating table or the to generate the same equal-frequency vibrations and that too testing device over a long period of time from these vibrations put. In addition, the amplitude of this oscillation gene varies, with approximately a normal distribution of Results in amplitude values; this is in the structure of the test establishments justified.

Die Amplitudenverteilung der Schwingungen vor Ort folgt einer solchen Normalverteilung nur ganz ausnahmsweise. So gibt es vor Ort häufig einen recht hohen Anteil von Schwingungen hoher Amplitude und einen relativ kleinen Anteil mit Schwin gungen niedriger Amplitude. Die gegenwärtig durchgeführten Simulationsversuche, mit denen das Schwingungsverhalten von Prüflingen untersucht werden soll, liefern häufig unbefriedi gende Ergebnisse, d. h. sie führen zu unzutreffenden Schluß folgerungen, eben weil die Prüflinge dort zwar gleichfrequen ten Schwingungen ausgesetzt sind, diese Schwingungen aber eine andere Amplitudenverteilung aufweisen als vor Ort.The amplitude distribution of the vibrations on site follows one such a normal distribution only exceptionally. So there is often a fairly high proportion of vibrations on site high amplitude and a relatively small proportion with Schwin low amplitude. The ones currently underway Simulation experiments with which the vibration behavior of Test items to be examined often deliver unsatisfied results, d. H. they lead to incorrect conclusions conclusions, precisely because the test specimen have the same frequency there are exposed to vibrations, but these vibrations have a different amplitude distribution than on site.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1 anzugeben, mit dem es möglich ist, aus den vor Ort bei und an einem Prüfling sowie bei Schwingprüfungen am Schwingtisch und am Prüfling gemessenen Beschleunigungen zusätzlich zu der bekannten Frequenzbewer tung dieser Signale weitere für die Beurteilung der belasten den mechanischen Wirkung auf den Prüfling relevante Aussagen abzuleiten und auf diese Weise auch die durchgeführte Schwingprüfung zu bewerten. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Anwendung der kennzeichnenden Merkmale des Patent anspruches 1 bzw. des Patentanspruches 7. Als Ergebnis des Bewertungsvorganges ergibt sich eine graphische oder zahlen mäßige Darstellung von Lastwechsel kollektiven, aus denen man die Verteilung der Amplituden und Dauern der Halbwellen eines Beschleunigungssignals erkennt. Man kann davon ausgehen, daß künftige Schwingsimulationseinrichtungen vorgebbare, z. B. nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelte Amplituden verteilungen von Lastwechseln bei der Simulation berücksich tigen, so daß die bei der Simulation erzeugten Schwingungen den tatsächlich im Betrieb auftretenden Anregungen noch näher angepaßt sein werden.The object of the invention is a method according to the Oberbe handle of claim 1 specify with which it is possible is from the on site at and on a test object as well as at Vibration tests on the vibration table and on the test object Accelerations in addition to the known frequency calculators These signals are used to assess the load statements relevant to the mechanical effect on the test object derive and in this way also the carried out To evaluate vibration test. The invention solves this problem through the application of the characteristic features of the patent claim 1 or claim 7. As a result of Evaluation process results in a graphic or numbers moderate representation of collective load changes from which one can the distribution of the amplitudes and durations of a half-wave Acceleration signal recognizes. One can assume that future vibration simulation devices predeterminable, e.g. B. amplitudes determined by the method according to the invention distributions of load changes in the simulation term, so that the vibrations generated in the simulation closer to the suggestions actually occurring in the company will be adjusted.

Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous training and further developments of the invention Procedures are specified in the subclaims.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt inThe invention is described below with reference to the drawing explained. The drawing shows in

Fig. 1 die graphische Darstellung eines auf einen Prüfling wirkenden rauschförmigen Beschleunigungssignals, in Fig. 1 is a graphical representation of a noise-shaped acceleration signal acting on a test object, in

Fig. 2 in ausschnittsweiser Darstellung einen zeitlich gedehnten Bereich dieses Beschleunigungssignals, in FIG. 2 shows a portion of this acceleration signal, stretched in time, in a partial representation

Fig. 3 zwei unterschiedliche Darstellungen der Amplitudenverteilung eines Beschleunigungssignals, in Fig. 3 show two different representations of the amplitude distribution of an acceleration signal, in

Fig. 4 ein um das Beschleunigungssignal nach Fig. 1 geleg tes Signalfenster für die Stoßerkennung und in Fig. 4 is a around the acceleration signal of Fig. 1 t signal window for shock detection and in

Fig. 5 eine Darstellung der auf den Prüfling wirkenden Stöße. Fig. 5 shows the impacts acting on the test object.

Fig. 1 zeigt eine Bildschirmdarstellung mit einem zu bewer tenden rauschförmigen Beschleunigungssignal. Die Beschleuni gungssignale repräsentieren die auf einen Prüfling wirkenden und von mindestens einem Meßaufnehmer ermittelten Beschleuni gungswerte über eine bestimmte Meßzeit. Die Darstellung zeigt, daß die Beschleunigungswerte zunächst ein recht nied riges Niveau haben, um dann innerhalb kurzer Zeit beträcht lich anzusteigen, dann auf ein mittleres Niveau abzusinken und schließlich wieder auf den Ausgangswert zurückzukehren. Fig. 1 shows a screen display with a noise-shaped acceleration signal to be evaluated. The acceleration signals represent the acceleration values acting on a test object and determined by at least one sensor over a specific measurement time. The illustration shows that the acceleration values initially have a very low level, only to rise considerably within a short time, then to decrease to a medium level and finally to return to the initial value.

Eine solche Darstellung vermittelt dem Beobachter noch so gut wie keine Informationen, die es ihm ermöglichen würden, abzuschätzen, welchen Belastungen der Prüfling durch diese Beschleunigungen ausgesetzt ist. Auch die zeitliche Streckung der Signale, wie sie ausschnittsweise in Fig. 2 zu sehen ist, erlaubt es dem Beobachter noch nicht zu erkennen, wel chen Belastungen der Prüfling vor Ort tatsächlich ausgesetzt ist. Nach dem Stand der Technik werden die Daten eines ermit telten und abgespeicherten Beschleunigungssignals auf ihre Spitzenwerte hin untersucht. Als Ergebnis der Frequenzanalyse des Beschleunigungssignals stehen gemittelte und die maxima len Amplitudenwerte der das Spektrum bestimmenden Frequenzen zur Verfügung. Aus seiner Erfahrung im Umgang mit den ver schiedenen Prüflingen und den dabei ermittelten abgeleiteten Daten aus dem Beschleunigungssignal macht sich der Konstruk teur ein Bild über die auf den Prüfling einwirkenden Bela stungen. Gegebenenfalls dient das jeweils ermittelte Fre quenzspektrum auch zur Steuerung eines Schwingtisches, auf dem die reale Umgebung des Prüflings simuliert werden soll und bei dem der Prüfling Dauerversuchen zum Erkennen seiner Standfestigkeit unterzogen wird. Die Amplituden des ursprüng lichen Beschleunigungssignals werden dabei nur insofern berücksichtigt, als die in einer endlichen Anzahl im Fre quenzspektrum bei der Analyse dieses Signals sich ergebenden frequenzgefilterten, mittleren Amplituden für den Regelprozeß der Schwinganlage eingegeben werden. Hingegen wird die Häu figkeitsverteilung dieser frequenzbestimmten Amplituden für die Simulation bisher nicht bestimmt und auch nicht die der Amplituden im ursprünglichen Zeitsignal der Beschleunigung.Such a representation provides the observer with hardly any information that would enable him to estimate the loads the test object is exposed to as a result of these accelerations. The temporal stretching of the signals, as can be seen in detail in FIG. 2, does not yet allow the observer to see which loads the test object is actually exposed to on site. According to the prior art, the data of an ascertained and stored acceleration signal are examined for their peak values. As a result of the frequency analysis of the acceleration signal, averaged and the maximum amplitude values of the frequencies determining the spectrum are available. From his experience in dealing with the different test objects and the data derived from the acceleration signal, the designer gets an idea of the loads acting on the test object. If necessary, the frequency spectrum determined in each case also serves to control a vibrating table on which the real environment of the test specimen is to be simulated and on which the test specimen is subjected to endurance tests to recognize its stability. The amplitudes of the original acceleration signal are only taken into account insofar as the frequency-filtered, mean amplitudes resulting in a finite number in the frequency spectrum during the analysis of this signal are entered for the control process of the vibration system. On the other hand, the frequency distribution of these frequency-determined amplitudes for the simulation has not yet been determined, nor has that of the amplitudes in the original time signal of the acceleration.

Die Erfindung sieht nun vor, zusätzlich zur Frequenzbewertung des Beschleunigungssignals auch eine Amplitudenbewertung dieses Signales durchzuführen, wobei dieses Signal zur Selek tion der gleich- und niederfrequenten gerätespezifischen Störanteile vor seiner Abspeicherung auf geeignete Weise gefiltert wird. Zunächst werden (wie bei der Frequenzbewer tung) die Nulldurchgänge des Beschleunigungssignals bestimmt. Ein Lastwechsel ist definiert durch die zunächst positive Halbwelle und die anschließende negative. In Fig. 2 sind sieben vollständige unterschiedliche Lastwechsel in einem Beschleunigungssignal dargestellt; ihr Anfang und ihr Ende ist jeweils durch einen Kreis auf der Nullachse des Beschleu nigungsdiagramms angegeben. Alle Lastwechsel weisen unter schiedliche Amplituden auf. Ein Lastwechsel LW1 mit der Dauer T1 ist in Fig. 2 gesondert bezeichnet. Dieser Lastwechsel hat eine positive Beschleunigungsamplitude von etwa 17 m/s² und eine negative Amplitude von etwa 14 m/s². Daraus ergibt sich als arithmetischer Mittelwert ein Beschleunigungswert von 15,5 m/s². Dieser arithmetische Mittelwert des betrachte ten Lastwechsels LW1 wird festgehalten und nach der Lehre der vorliegenden Erfindung einer zugehörigen Klasse von Lastwech selamplituden zugeordnet. Die Grenzen der einzelnen Klassen sind frei wählbar und lassen sich bei der späteren Bewertung des Schwingungsverhaltens eines Prüflings bedarfsweise verän dern. In entsprechender Weise wie der Lastwechsel LW1 werden die übrigen Lastwechsel der Beschleunigungssignale bewertet und zugehörigen Klassen von Meßwerten unterschiedlicher Amplitudenbereiche zugeordnet.The invention now provides to carry out an amplitude evaluation of this signal in addition to the frequency evaluation of the acceleration signal, this signal being filtered in a suitable manner for the selection of the same and low-frequency device-specific interference components before it is stored. First (as with frequency evaluation) the zero crossings of the acceleration signal are determined. A load change is defined by the first positive half-wave and the subsequent negative one. In Fig. 2 full seven different load cycles are shown in an acceleration signal; their start and end are each indicated by a circle on the zero axis of the acceleration diagram. All load changes have different amplitudes. A load change LW1 with the duration T1 is designated separately in FIG. 2. This load change has a positive acceleration amplitude of approximately 17 m / s² and a negative amplitude of approximately 14 m / s². This results in an acceleration value of 15.5 m / s² as the arithmetic mean. This arithmetic mean of the considered load change LW1 is recorded and, according to the teaching of the present invention, assigned to an associated class of load change amplitudes. The limits of the individual classes are freely selectable and can be changed if necessary when evaluating the vibration behavior of a test object later. In a manner corresponding to the load change LW1, the other load changes of the acceleration signals are evaluated and associated classes of measured values of different amplitude ranges are assigned.

Als Ergebnis der vorgenommenen Amplitudenbewertung ergibt sich am Ende des Meßvorganges eine Tabelle, in der nach Klassen von Lastwechselamplitudenbereichen geordnet sämtliche Lastwechsel aufgeführt sind. Diese Tabelle läßt sich u. a. graphisch darstellen; dies ist in Fig. 3 geschehen. Auf dem Sichtschirm eines Anzeigegerätes wird dem Beobachter mitge teilt, wieviele Lastwechsel z. B. in dem in Fig. 1 darge stellten rauschförmigen Beschleunigungssignal enthalten waren, nämlich beispielsweise 36149. Diese Lastwechsel ver teilten sich hinsichtlich ihrer Amplitude auf die jeweils installierten Klassen von Amplituden wie es in dem im oberen Teil der Darstellung angegebenen Balkendiagrammen für die Häufigkeitsverteilung oder dem darunterliegenden Wöhler diagramm zu sehen ist. So fallen z. B. 91,9% aller gemessenen Amplituden in die Amplitudenklasse zwischen den Werten Null bis ± 3,77 m/s². In die nächst höhere Amplitudenklasse zwi schen ± 3,77 und ± 7,53 m/s² fallen 6,2% aller detektierten Lastwechsel. Die übrigen Lastwechsel mit noch höherer Ampli tude sind nur noch verschwindend gering vertreten. Die zah lenmäßige oder graphische Darstellung der Verteilung der Lastwechselamplituden zeigt dem Beobachter in gut überschau barer Weise eine aus einem rauschförmigen Beschleunigungssi gnal abgeleitete Objektiv vorhandene Größe, die er zusammen mit der Frequenzanalyse desselben Beschleunigungssignals in die Bewertung des Schwingungsverhaltens des Prüflings einbe ziehen kann.The result of the amplitude evaluation carried out results in a table at the end of the measuring process, in which all load changes are listed in order of classes of load change amplitude ranges. This table can be represented graphically; this has been done in FIG. 3. On the screen of a display device, the observer is informed of how many load changes, e.g. B. in Fig. 1 Darge presented noise-shaped acceleration signal, namely, for example, 36149th These load changes ver distributed in terms of their amplitude to the installed classes of amplitudes as shown in the bar graphs in the upper part of the illustration for the frequency distribution or the Wöhler diagram underneath can be seen. So fall z. B. 91.9% of all measured amplitudes in the amplitude class between the values zero to ± 3.77 m / s². 6.2% of all detected load changes fall into the next higher amplitude class between ± 3.77 and ± 7.53 m / s². The remaining load changes with an even higher amplitude are only negligibly represented. The numerical or graphical representation of the distribution of the load change amplitudes shows the observer in a manageable manner a lens derived from a noise-shaped acceleration signal, which can be included in the evaluation of the vibration behavior of the test object together with the frequency analysis of the same acceleration signal.

Durch Verändern der Klassengrenzen läßt sich die Zuordnung der einzelnen Lastwechselamplituden zu einzelnen Klassen verändern. Auf diese Weise läßt sich z. B. ermitteln, wie die Verteilung der Lastwechselamplituden innerhalb der ersten Lastwechselklasse aussieht, in die über 90% der Lastwechsel fallen. Damit läßt sich eine Aussage darüber gewinnen, ob die Lastwechselamplituden vor Ort eine exponentielle oder sonsti ge Verteilung aufweisen und wie diese Verteilung konkret aussieht.The assignment can be changed by changing the class limits of the individual load change amplitudes for individual classes change. In this way, z. B. determine how the Distribution of the load change amplitudes within the first Load change class looks in which over 90% of the load changes fall. This can be used to determine whether the On-site load change amplitudes are exponential or otherwise ge distribution and how this distribution concretely looks.

Wie später anhand der Fig. 5 näher erläutert ist, lassen sich die nach unterschiedlichen Amplitudenklassen geordneten Lastwechselkollektive auch noch hinsichtlich der Dauern unterteilen, denen die einzelnen Klassen des Lastwechselkol lektivs angehören.As will be explained in more detail later with reference to FIG. 5, the load change collectives ordered according to different amplitude classes can also be subdivided with regard to the durations to which the individual classes of the load change collectively belong.

Die Darstellung in Fig. 2 zeigt, daß die einzelnen Lastwech sel nicht nur von ihrer Amplitude und ihrer Dauer stark verschieden sind, sondern auch daß der Amplitudenverlauf von Lastwechsel zu Lastwechsel variiert. Viele Lastwechsel weisen neben einem positiven und einem negativen Teil noch eine oder mehrere Unstetigkeiten, die sog. Nebenlastwechsel, auf. Diese Nebenlastwechsel sind gekennzeichnet durch das Abnehmen und Wiederansteigen aufeinanderfolgender momentaner Beschleuni gungen, meist ohne Nulldurchgang. Der in Fig. 2 hervorgeho bene Lastwechsel LW1 besitzt z. B. zwei ausgeprägte Neben lastwechsel NLW1 und NLW2. Diese Nebenlastwechsel lassen sich wie die Hauptlastwechsel ebenfalls nach Dauer und nach Ampli tude bewerten und entsprechenden Amplitudenklassen zuordnen. Es entstehen dann auch für die Nebenlastwechsel Darstellungen wie sie prinzipiell für die Hauptlastwechsel in Fig. 3 angegeben sind. Auch die Verteilung der Nebenlastwechselam plituden stellt eine objektive Größe der auf einen Prüfling wirkenden Beschleunigungskräfte dar und kann den Fachmann bei der Bewertung des Schwingungsverhaltens eines Prüflings unterstützen.The illustration in FIG. 2 shows that the individual load changes are not only very different in terms of their amplitude and duration, but also that the amplitude profile varies from load changes to load changes. In addition to a positive and a negative part, many load changes also have one or more discontinuities, the so-called secondary load changes. These secondary load changes are characterized by the decrease and increase in successive instantaneous accelerations, mostly without zero crossing. The highlighted in Fig. 2 load change LW1 z. B. two distinct side load changes NLW1 and NLW2. Like the main load changes, these secondary load changes can also be evaluated according to duration and amplitude and assigned to corresponding amplitude classes. This also gives rise to representations for the secondary load changes as are given in principle for the main load changes in FIG. 3. The distribution of the secondary load amps also represents an objective quantity of the acceleration forces acting on a test object and can support the expert in evaluating the vibration behavior of a test object.

In Fig. 3 ist auf die Darstellung eines Nebenlastwechselkol lektivs verzichtet worden. Statt dessen ist zur Bewertung dieser Nebenlastwechsel lediglich die Anzahl der Nebenlast wechsel und das zahlenmäßige Verhältnis von Nebenlastwechsel zu Hauptlastwechsel angegeben. Ferner sind als Ergebnis der gespeicherten Beschleunigungssignale die festgestellte maxi male positive Amplitude und die maximale negative Amplitude sowie der Mittelwert der gemessenen Amplituden angegeben. Alle diese objektiv vorhandenen Größen sollen es dem Beobach ter ermöglichen, durch vergleichende Betrachtung mit früher ermittelten Lastwechsel kollektiven für andere Prüflinge und andere Umgebungsbedingungen eine Aussage über die Belastung des Prüflings zu finden.In Fig. 3 the depiction of a Nebenlastwechselkol has been dispensed with. Instead, only the number of ancillary load changes and the numerical ratio of ancillary load changes to main load changes is given for evaluating these ancillary load changes. Furthermore, the maximum positive amplitude and the maximum negative amplitude as well as the mean value of the measured amplitudes are specified as the result of the stored acceleration signals. All of these objectively available quantities are intended to enable the observer to find a statement about the load on the test object by comparing it with previously determined load changes collectively for other test objects and other environmental conditions.

Die Dauer der einzelnen Halbwellen eines Meßsignals bestimmt sich aus dem Produkt der Anzahl der zwischen zwei aufeinan derfolgenden Meßsignaldurchgängen abgespeicherten, digitali sierten, momentanen Meßwerten plus 1 und der Zeit (Rasterung), mit der das Signal in Momentanwerte aufgeteilt ist. In dem Fall, wo der Momentanwert eines Nulldurchganges aus dem Raster heraus fällt und somit keine Speicherung erfol gen kann, wird anstelle der Rasterzeit einem einzigen Momen tanwert ein errechneter Zeitwert zugeordnet, der sich durch Interpolation der Momentanwerte vor und nach dem Nulldurch gang ergibt.The duration of the individual half-waves of a measurement signal is determined resulting from the product of the number of between each other the following passages of measurement signals stored, digital based, current measured values plus 1 and the time (Screening), with which the signal is divided into instantaneous values is. In the case where the instantaneous value of a zero crossing falls out of the grid and therefore no storage is successful instead of the grid time is a single moment tanwert assigned a calculated fair value, which is characterized by Interpolation of the instantaneous values before and after zero gear results.

Eine wichtige Aussage zur Bewertung der auf einen Prüfling wirkenden Kräfte ist das Erkennen und Klassifizieren von Lastwechseln mit auffälligen Halbwellen, den sog. Stößen. Solche Stöße, also Halbwellen mit besonders ausgeprägter Amplitude, können ebenfalls durch die Amplitudenbewertung der einzelnen Lastwechsel bestimmt werden, wobei hier nicht der mittlere Amplitudenwert sondern die extrem große Amplitude einer der beiden Halbwellen zugrundegelegt wird. Zu diesem Zweck können obere und untere Amplitudengrenzwerte vorgegeben werden und das Überschreiten dieser Amplitudengrenzwerte durch die einzelnen Lastwechsel wird mindestens zahlenmäßig oder auch nach Amplitudenhöhe festgehalten. Zu diesem Zweck zeigt die Darstellung der Fig. 1 zwei graphisch in die Darstellung des Beschleunigungssignals eingeblendete Stoß schwellen SS1 und SS2, deren Grenzen bedarfsweise erhöht oder verringert werden können. Die so ermittelten Stöße sagen jedoch nur etwas aus über die Amplitudenhöhe der einzelnen Meßsignale, nichts aber über ihre Plötzlichkeit. So werden auch gleichförmige Schwingungen mit sehr hoher Amplitude als Stöße erkannt, obgleich sie zu einer kontinuierlichen Schwin gung gehören.An important statement for evaluating the forces acting on a test object is the detection and classification of load changes with conspicuous half-waves, the so-called shocks. Such shocks, that is to say half-waves with a particularly pronounced amplitude, can also be determined by the amplitude evaluation of the individual load changes, the basis here not being the mean amplitude value but rather the extremely large amplitude of one of the two half-waves. For this purpose, upper and lower amplitude limit values can be specified and the exceeding of these amplitude limit values by the individual load changes is recorded at least numerically or also according to the amplitude level. For this purpose, the illustration in FIG. 1 shows two shock thresholds SS1 and SS2 that are graphically superimposed in the illustration of the acceleration signal, the limits of which can be increased or decreased as required. However, the shocks determined in this way only say something about the amplitude level of the individual measurement signals, but nothing about their suddenness. In this way, even vibrations with a very high amplitude are recognized as shocks, although they belong to a continuous vibration.

Zur Aufdeckung einer stoßauffälligen Beschleunigung in einem schwingungsähnlichen Signal wird die Vor- und Nachgeschichte dieser Beschleunigungsamplitude herangezogen. Dies geschieht in der Weise, daß das Amplitudenverhältnis von auffälliger Amplitude zu der der vorlaufenden und der nachlaufenden Halbwelle mit einem vorgebbaren Referenzwert verglichen wird. Wird in beiden Fällen der Referenzwert von den Amplitudenver hältnissen überschritten, gilt das selektierte Ereignis als Stoß. Um das plötzliche Auftreten von Beschleunigungsamplitu den mit Stoßcharakter in der Phase eines Beschleunigungssi gnals mit niedrigem Amplitudenniveau feststellen zu können, wird anstelle einer konstanten Stoßschwelle eine variable verwendet, die als Hüllkurve, siehe Fig. 4, über dem Signal verlauf liegt.The history of this acceleration amplitude is used to detect a shock-sensitive acceleration in a vibration-like signal. This is done in such a way that the amplitude ratio of the striking amplitude to that of the leading and trailing half-waves is compared with a predefinable reference value. If in both cases the reference value is exceeded by the amplitude ratios, the selected event is considered a shock. In order to be able to determine the sudden occurrence of acceleration amplitudes with the impact character in the phase of an acceleration signal with a low amplitude level, a variable is used instead of a constant impact threshold, which, as an envelope, see FIG. 4, lies above the signal.

Der Abstand dieser Hüllkurve von dem Beschleunigungssignal läßt sich frei wählen, auch die Anzahl der momentanen Werte, über die die Signalhüllkurve jeweils ermittelt wird. Dadurch wird die Kurve glatter oder unruhiger. Bei Verwendung einer variablen Stoßschwelle lassen sich die tatsächlich markanten Beschleunigungsamplituden sehr viel deutlicher bestimmen als bei Verwendung einer konstanten Stoßschwelle; das ist wichtig für die Bewertung der mechanischen Beanspruchung eines Prüf lings, weil derartige plötzliche Beschleunigungen, wenn sie - wie es häufig vorkommt - relativ große Dauern haben, ganz andere Auswirkungen auf den Prüfling haben als eine Vielzahl von Schwingungen mit im wesentlichen gleicher Amplitude.The distance of this envelope from the acceleration signal can be freely selected, including the number of current values, which is used to determine the signal envelope. Thereby the curve becomes smoother or more restless. When using a variable shock threshold can be the actually striking Determine acceleration amplitudes much more clearly than when using a constant shock threshold; this is important for the assessment of the mechanical stress of a test lings because of such sudden accelerations when - as it often happens - quite long, quite have different effects on the test object than a large number of vibrations with essentially the same amplitude.

In Fig. 5 ist ein Schaubild zu sehen für die bei Anwendung der konstanten Stoßschwelle gemäß Fig. 1 ermittelten Stöße. Die über diese Stoßschwelle hinausgehenden Beschleunigungs amplituden werden von ihrer Amplitude her und von ihrer Zeitdauer klassifiziert und das jeweilige Ergebnis wird z. B. auf einem Sichtschirm in Form von Balkendiagrammen darge stellt. So gab es in dem abgespeicherten Beschleunigungssi gnal insgesamt nur fünf als Stoß klassifizierbare Beschleuni gungssignale mit einer Beschleunigung zwischen den Werten ± 20,1 g bis ± 21,6 g, wobei zwei dieser Stöße eine zeitliche Dauer von 2,72 bis 3,62 ms und drei eine zeitliche Dauer von 1,81 bis 2,72 ms aufwiesen. In jede der beiden Zeitklassen fiel ein positiver Stoß; drei hatten negative Amplituden, wobei eine davon in die Zeitklasse < 2,72 ms und zwei in die Klasse < 2,72 ms fielen. Auch hier lassen sich durch Verän dern der Amplituden- und der Zeitwerte die Darstellungen verändern, weil dann andere Parameter für die Stoßdefinition vorgegeben werden.In Fig. 5 a graph is shown for the application of the constant surge threshold as shown in FIG. 1 determined shocks. The acceleration amplitudes going beyond this threshold are classified by their amplitude and by their duration and the respective result is z. B. Darge on a screen in the form of bar graphs. In the stored acceleration signal there were only five acceleration signals that could be classified as a shock with an acceleration between the values ± 20.1 g to ± 21.6 g, with two of these shocks having a duration of 2.72 to 3.62 ms and three had a time duration of 1.81 to 2.72 ms. There was a positive impact in each of the two time classes; three had negative amplitudes, one falling within the time class <2.72 ms and two falling into the class <2.72 ms. Here too, the representations can be changed by changing the amplitude and time values, because then other parameters are specified for the shock definition.

Claims

1. A method for providing an evaluation variable for the vibration stress of an externally or self-excited test specimen using at least one measuring sensor for noise-like acceleration signals occurring on this test specimen with their load changes and a device for electronically storing the recorded measured values and the measured value progression in digital form, characterized in that that the arithmetic means of the individual load cycles (LW1) is determined over a defined measuring time and these average values, according to specified classes of load change amplitudes ordered be and that the sum values of the various classes assigned load change as load changes joint (Fig. 3) with its load changes on a display device be represented graphically and / or numerically.

2. The method according to claim 1, characterized, that the successively determined measured values for selection equal and low-frequency interference caused by measuring equipment the measurement signals are filtered before they are stored.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that the successively stored instantaneous measured values are compared with each other at least to determine the Amplitude of each half-wave, to determine the half-wave duration and to determine the polarity change when the signal rises and signal drop.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized, that when comparing the sequentially stored Measured values also include the signal turning points without a polar change of amplitude and that the frequency of the determined secondary load changes (NLW1, NLW2) if necessary by classes of amplitudes and / or classes ordered in duration, graphically or via a display device is represented numerically.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized, that the classification of load changes (LW1) and / or the Auxiliary load changes (NLW1, NLW2) according to the absolute Averages of their two amplitudes happen.

6. The method according to claim 1 or 4, characterized in that the representation of the load change and / or auxiliary load change is selective in the form of two- or three-dimensional bal kendiagrammen according to number, as well as amplitude and / or time classes ( Fig. 3).

7. Procedure for providing an evaluation variable for the Vibration exposure of an externally or self-excited DUT using at least one sensor for Noise-like acceleration occurring on this test specimen signals with their load changes and a device for electronic storage of the recorded measured values and the Measured value history in digital form, characterized, that a half wave of a load change with one over one Threshold amplitude in the manner of a shock assessor tion is subjected to that by comparing the amplitudes of noticeable half wave and its pre- or post-lag fenden half-waves a ratio is formed with that in the event of a predeterminable reference being exceeded in both cases the half wave is defined as a shock.

8. The method according to claim 7, characterized, that the half-waves rated as shock according to their amplitude, and / or classified according to the duration of the shock and via a view device can be displayed graphically or numerically.

9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the predetermined threshold value represents a constant value over the duration of the measurement signal to be analyzed ( Fig. 1) or that the threshold value is variable and lies on an envelope of the acceleration signal, the distance of the Envelope curve for the acceleration signal and the degree of their tracing to the actual signal curve are adjustable.

10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized, that the duration of the half-waves to be determined in each case Measurement signal from the product of the number of between two successive measurement signal zero crossings stored current values +1 and the time (grid) with which the Follow instantaneous values, is derived, being absent an instantaneous value in the zero crossing for the purpose of an exact Time determination for an instantaneous value instead of the grid an interpolated current value in the product calculation is taken.

11. The method according to any one of claims 7 to 10, characterized, that the representation of collision collectives in the form of two or three-dimensional bar graphs by number and Shock amplitude and duration classes are carried out.

12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized, that the representation of the load change, secondary load change and / or collision collectives in absolute values or percentages tual takes place.

13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized, that the graphical or numerical representations of Load change, secondary load change and / or shock collectives are printable.