Espectro de resposta ao choque - Shock response spectrum
Um Espectro de Resposta a Choque (SRS) é uma representação gráfica de um choque , ou qualquer outra entrada de aceleração transiente, em termos de como um sistema de Grau Único de Liberdade (SDOF) (como uma massa em uma mola) responderia a essa entrada. O eixo horizontal mostra a frequência natural de um SDOF hipotético, e o eixo vertical mostra o pico de aceleração que este SDOF sofreria como consequência da entrada de choque.
Cálculo
A maneira mais direta e intuitiva de gerar um SRS a partir de uma forma de onda de choque é o seguinte procedimento:
- Escolha uma taxa de amortecimento (ou equivalente, um fator de qualidade Q) para o seu SRS se basear;
- Escolha uma frequência f e suponha que haja um sistema hipotético de Grau Único de Liberdade (SDOF) com uma frequência natural amortecida de f ;
- Calcule (por simulação direta no domínio do tempo) a aceleração absoluta instantânea máxima experimentada pelo elemento de massa de seu SDOF a qualquer momento durante (ou após) a exposição ao choque em questão. Essa aceleração é um ;
- Desenhe um ponto em (f, a) ;
- Repita as etapas 2–4 para muitos outros valores de f e conecte todos os pontos juntos em uma curva suave.
O gráfico resultante do pico de aceleração versus frequência do sistema de teste é chamado de espectro de resposta ao choque. Muitas vezes é plotado com frequência em Hz e com aceleração em unidades de g
Aplicação de exemplo
Considere um chassi de computador contendo três placas com frequências naturais fundamentais de f 1 , f 2 e f 3 . Os testes de laboratório confirmaram anteriormente que este sistema sobrevive a uma determinada forma de onda de choque - digamos, o choque causado pela queda do chassi de 60 centímetros acima de um piso duro. Agora, o cliente deseja saber se o sistema sobreviverá a uma forma de onda de choque diferente - digamos, ao deixar cair o chassi de um metro acima de um piso acarpetado. Se o SRS do novo amortecedor for menor do que o SRS do amortecedor antigo em cada uma das três frequências f 1 , f 2 e f 3 , então o chassi provavelmente sobreviverá ao novo choque. (No entanto, não é garantido.)
Detalhes e limitações
Qualquer forma de onda transiente pode ser apresentada como um SRS, mas a relação não é única; muitas formas de onda transientes diferentes podem produzir o mesmo SRS (algo de que se pode tirar vantagem por meio de um processo chamado "Síntese de choque"). Devido ao rastreamento apenas da aceleração instantânea de pico, o SRS não contém todas as informações na forma de onda transiente a partir da qual foi criado.
Diferentes taxas de amortecimento produzem diferentes SRSs para a mesma forma de onda de choque. O amortecimento zero produzirá uma resposta máxima. Um amortecimento muito alto produz um SRS muito enfadonho: uma linha horizontal. O nível de amortecimento é demonstrado pelo "fator de qualidade", Q que também pode ser considerado transmissibilidade no caso de vibração senoidal. O amortecimento relativo de 5% resulta em um Q de 10. Um gráfico SRS está incompleto se não especificar o valor Q assumido.
Um SRS é de pouca utilidade para cenários de danos do tipo fadiga, pois a transformação remove informações de quantas vezes um pico de aceleração (e estresse inferido) é atingido.
O modelo do sistema SDOF também pode ser usado para caracterizar a severidade das vibrações, com dois critérios:
- a ultrapassagem dos limites de tensão instantânea característica (tensão de escoamento, tensão final, etc.). Em seguida, definimos o espectro de resposta extrema (ERS), semelhante ao espectro de resposta ao choque;
- o dano por fadiga após a aplicação de um grande número de ciclos, levando em consideração a duração da vibração ( espectro de dano por fadiga (FDS)).
Como muitas outras ferramentas úteis, o SRS não se aplica a sistemas significativamente não lineares.
Veja também
Referências
- Harris, C., Piersol, A., Harris Shock and Vibration Handbook, Quinta Edição , McGraw-Hill, (2002), ISBN 0-07-137081-1 .
- Lalanne, C., Mechanical Vibration and Shock Analysis. Volume 2: Mechanical Shock , Second Edition, Wiley, 2009.
- MIL-STD-810 G, Métodos de Teste Ambiental e Diretrizes de Engenharia, 2000, seção 516.6
links externos
FreeSRS, http://freesrs.sourceforge.net/ , é uma caixa de ferramentas de domínio público para calcular o SRS.