Un espectro de respuesta al choque (SRS) [1] es una representación gráfica de un choque , o cualquier otra entrada de aceleración transitoria, en términos de cómo un sistema de grado único de libertad (SDOF) (como una masa en un resorte) respondería a eso. aporte. El eje horizontal muestra la frecuencia natural de un SDOF hipotético, y el eje vertical muestra la aceleración máxima que experimentaría este SDOF como consecuencia de la entrada de choque. [2]
Cálculo
La forma más directa e intuitiva de generar un SRS a partir de una forma de onda de choque es el siguiente procedimiento: [2]
- Elija una relación de amortiguación (o equivalentemente, un factor de calidad Q) en el que se basará su SRS;
- Elija una frecuencia f y suponga que existe un sistema hipotético de grado único de libertad (SDOF) con una frecuencia natural amortiguada de f ;
- Calcule (mediante simulación directa en el dominio del tiempo) la máxima aceleración absoluta instantánea experimentada por el elemento de masa de su SDOF en cualquier momento durante (o después) de la exposición al choque en cuestión. Esta aceleración es a ;
- Dibuja un punto en (f, a) ;
- Repita los pasos 2 a 4 para muchos otros valores de f y conecte todos los puntos en una curva suave.
El gráfico resultante de la aceleración máxima frente a la frecuencia del sistema de prueba se denomina Espectro de respuesta al choque. A menudo se traza con frecuencia en Hz y con aceleración en unidades de g.
Aplicación de ejemplo
Considere un chasis de computadora que contiene tres tarjetas con frecuencias naturales fundamentales de f 1 , f 2 y f 3 . Las pruebas de laboratorio han confirmado previamente que este sistema sobrevive a una cierta forma de onda de choque, por ejemplo, el impacto de dejar caer el chasis desde 2 pies sobre un piso duro. Ahora, el cliente quiere saber si el sistema sobrevivirá a una forma de onda de choque diferente , por ejemplo, al dejar caer el chasis desde 4 pies por encima de un piso alfombrado. Si el SRS del nuevo amortiguador es menor que el SRS del amortiguador anterior en cada una de las tres frecuencias f 1 , f 2 y f 3 , es probable que el chasis sobreviva al nuevo impacto. (Sin embargo, no está garantizado).
Detalles y limitaciones
Cualquier forma de onda transitoria puede presentarse como un SRS, pero la relación no es única; muchas formas de onda transitorias diferentes pueden producir el mismo SRS (algo que uno puede aprovechar a través de un proceso llamado "Síntesis de Choque"). Debido a que solo rastrea la aceleración instantánea máxima, el SRS no contiene toda la información en la forma de onda transitoria a partir de la cual se creó. [3]
Diferentes relaciones de amortiguación producen diferentes SRS para la misma forma de onda de choque. La amortiguación cero producirá una respuesta máxima. Una amortiguación muy alta produce un SRS muy aburrido: una línea horizontal. El nivel de amortiguación se demuestra por el "factor de calidad", Q, que también se puede pensar en la transmisibilidad en el caso de vibración sinusoidal. Una amortiguación relativa del 5% da como resultado una Q de 10. Una gráfica SRS está incompleta si no especifica el valor de Q asumido. [3]
Un SRS es de poca utilidad para escenarios de daños de tipo fatiga, ya que la transformación elimina información de cuántas veces se alcanza una aceleración máxima (y estrés inferido). [3]
El modelo del sistema SDOF también se puede utilizar para caracterizar la gravedad de las vibraciones, con dos criterios:
- la superación de los límites característicos de tensión instantánea (tensión de fluencia, tensión última, etc.). Luego definimos el espectro de respuesta extrema (ERS), similar al espectro de respuesta al choque;
- el daño por fatiga tras la aplicación de un gran número de ciclos, teniendo en cuenta la duración de la vibración ( espectro de daño por fatiga (FDS)).
Como muchas otras herramientas útiles, el SRS no es aplicable a sistemas significativamente no lineales.
Ver también
Referencias
- ^ Acrónimo - Acrónimo
- ^ a b Explicación -Explicación
- ^ a b c Investigación -Investigación
- Harris, C., Piersol, A., Harris Shock and Vibration Handbook, Quinta edición , McGraw-Hill, (2002), ISBN 0-07-137081-1 .
- Lalanne, C., Análisis mecánico de vibraciones y choques. Volumen 2: Choque mecánico , segunda edición, Wiley, 2009.
- MIL-STD-810 G, Métodos de prueba ambiental y pautas de ingeniería, 2000, sección 516.6
enlaces externos
FreeSRS, http://freesrs.sourceforge.net/ , es una caja de herramientas de dominio público para calcular SRS.