Khái niệm cơ bản về kiểm tra sốc cơ học

Sự khác biệt giữa rung và sốc là gì?

Để nắm rõ hơn về thử nghiệm va đập cơ học, việc tìm hiểu sự khác biệt giữa rung và sốc đóng một vai trò quan trọng. Ban đầu, có thể dễ dàng nhầm lẫn giữa hai khái niệm này, vì phần mềm kiểm tra thường được gọi là “kiểm tra độ rung và sốc”. Tuy nhiên, độ rung và sốc thực sự có những điểm đặc biệt riêng biệt.

Rung động

Rung động là một phản ứng đối với sự kích thích dao động xung quanh một vị trí tham chiếu cố định. Độ rung có thể có tính định kỳ, có nghĩa là nó xảy ra theo chu kỳ liên tục, hoặc có thể không đều đặn và ngẫu nhiên. Khi chúng ta ghi lại độ rung, chúng ta thu được dạng sóng theo thời gian, mô tả sự biến đổi của dao động theo thời gian. Thông qua phân tích tần số, dạng sóng thời gian có thể chuyển đổi sang miền tần số để xác định nguồn gốc và các thông tin liên quan đến dao động không mong muốn.

Sốc

Sốc đề cập đến một tác động đột ngột và mạnh lên một hệ thống cụ thể. Kỹ thuật viên đánh giá hình dạng cụ thể của xung sốc cũng như đo biên độ và thời gian tác động cực đại của nó. Thử nghiệm sốc thường bao gồm nhiều xung sốc, nhưng mỗi xung sốc được xem xét độc lập với xung trước đó. Trong khi kiểm tra độ rung thường tập trung vào việc xác định các vấn đề do dao động liên quan đến tương đối đều và liên tục, thì kiểm tra sốc tập trung vào đánh giá khả năng của cấu trúc để chịu đựng các xung sốc năng lượng ngắn và mạnh.

Những sự khác biệt này giúp làm rõ vai trò của độ rung và sốc trong quá trình kiểm tra và đánh giá sự chịu đựng của các sản phẩm và hệ thống cơ học.

Hệ thống vòng kín

Thử nghiệm độ rung thường được tiến hành trên các hệ thống được gọi là “hệ thống vòng kín”. Các hệ thống này gồm một loạt các thành phần, bao gồm bộ điều khiển rung, một nền tảng phần mềm để tương tác với nó, bộ khuếch đại công suất, máy lắc, và một hoặc nhiều cảm biến.

• Bộ điều khiển: Bộ điều khiển là trái tim của hệ thống. Nó chịu trách nhiệm gửi tín hiệu điều khiển đến bộ khuếch đại công suất và điều khiển hoạt động của máy lắc. Điều quan trọng là nó cũng tương tác với nền tảng phần mềm để đảm bảo tính nhất quán và chính xác của quá trình kiểm tra.
• Bộ khuếch đại công suất: Bộ này có nhiệm vụ tạo ra tín hiệu truyền động mạnh mẽ để đánh kích thích thiết bị được thử nghiệm (DUT). Nó thực hiện điều này bằng cách so sánh gia tốc đo được của DUT với các thông số tham chiếu mong muốn.
• Máy lắc: Máy lắc là một phần quan trọng của hệ thống, vì nó tạo ra chuyển động dao động hoặc rung để kiểm tra sự chịu đựng của DUT. Bộ điều khiển tương tác với máy lắc để đảm bảo rằng mức độ rung và tần số phù hợp với yêu cầu thử nghiệm.
• Cảm biến: Một hoặc nhiều cảm biến được sử dụng để đo và ghi lại các thông số của DUT trong quá trình kiểm tra, như gia tốc, tốc độ, hoặc các thông số khác có thể cần theo dõi.

• Vòng lặp điều khiển: Mọi thành phần trong hệ thống này hoạt động cùng nhau để tạo thành một “vòng lặp” điều khiển. Trong vòng lặp này, phản hồi từ DUT (được đo bằng cảm biến) ảnh hưởng đến tín hiệu truyền động được tạo ra bởi bộ khuếch đại công suất. Quá trình này được lặp đi lặp lại để đảm bảo rằng DUT đáp ứng các tiêu chuẩn và yêu cầu đặt ra trong quá trình kiểm tra.

Như vậy, hệ thống vòng kín là một phần quan trọng trong thử nghiệm độ rung, giúp đảm bảo tính chính xác và nhất quán trong việc đánh giá sự chịu đựng của các sản phẩm và hệ thống cơ học.

Máy sốc cơ khí

Máy kiểm tra sốc cơ khí là một công cụ quan trọng trong quá trình thử nghiệm sốc, mà không yêu cầu sự can thiệp của hệ thống vòng kín. Các máy này hoạt động bằng cách kích thích bàn thử nghiệm mà sản phẩm cần được đánh giá đặt trên. Loạt máy kiểm tra sốc cơ khí bao gồm máy sốc thả, máy sốc nhẹ, máy sốc trung bình, và cả thanh Hopkinson.

Cách thức hoạt động của máy kiểm tra sốc cơ khí

Kỹ thuật viên có khả năng điều chỉnh và thích nghi các thông số kiểm tra mà không cần sử dụng vòng lặp điều khiển phức tạp. Điều này có thể thực hiện thông qua việc điều chỉnh tốc độ chuyển động của máy hoặc cách máy tác động lên sản phẩm.

Ví dụ, máy sốc thả có thể tạo ra một lực sốc bằng cách đánh thả sản phẩm từ một độ cao nhất định. Máy sốc nhẹ và máy sốc trọng lượng trung bình có thể thực hiện các thử nghiệm sốc với sự tác động của tác nhân sốc vừa phải. Thanh Hopkinson, một công cụ chuyên dụng, được sử dụng để tạo ra các xung sốc chính xác về thời gian và biên độ cho các thử nghiệm cụ thể.

Nhờ vào những máy kiểm tra sốc cơ khí này, kỹ thuật viên có khả năng thích nghi và đánh giá sự chịu đựng của sản phẩm một cách hiệu quả mà không cần sử dụng hệ thống điều khiển phức tạp, giúp đơn giản hóa quá trình kiểm tra và đánh giá đối với sản phẩm và hệ thống cơ khí.

Kiểm tra sốc trên máy lắc

Máy lắc điện động hoặc servo-thủy lực cũng có thể tạo ra nhiều dạng xung cổ điển và có thể là một lựa chọn tiết kiệm chi phí và thời gian cho thử nghiệm thông thường. Tuy nhiên, khi máy xung kích tạo ra xung xung kích cổ điển, một số phương pháp cơ học sẽ dừng bàn. Máy lắc rung không có điểm dừng cơ học cho mục đích này. Ngoài ra, máy lắc chỉ có thể tạo ra một lượng vận tốc và chuyển vị cố định. Để giải quyết hạn chế này, bộ điều khiển máy lắc sử dụng một quy trình gọi là bù.

Kiểm tra sốc phức tạp

Thử nghiệm sốc cơ học tạo ra phản hồi đáng tin cậy và đơn giản để đánh giá sản phẩm và kiểm tra độ bền. Tuy nhiên, một sự kiện gây sốc có thể phức tạp hơn. Các gói phần mềm chuyên dụng như Shock Response Spectrum (SRS) được thiết kế để tạo lại các xung phức tạp. Nhiều xung tổng hợp có thể biểu thị dạng sóng nhất thời phức tạp có đáp ứng tần số tương đương với môi trường hoạt động. Cũng có thể sao chép tín hiệu từ bản ghi và xử lý nó bằng vòng điều khiển sốc lặp để tạo và điều khiển dạng sóng phức tạp.

Phần mềm kiểm tra va chạm cơ học

Với phần mềm Shock của Vibration Research, truy cập các xung sốc cổ điển tiêu chuẩn và thay đổi biên độ và hình dạng bù trước/sau xung. Ngoài ra, hãy chọn tùy chọn nhất thời do người dùng xác định để tạo xung từ dạng sóng đã ghi. Các tùy chọn nâng cao bao gồm điều khiển dạng sóng nhất thời, SRS và kiểm tra địa chấn.