الاهتزاز والصدمة

تُظهر اختبارات الاهتزاز والصدمة ما إذا كان المنتج يتحمل الأحمال الديناميكية الميكانيكية. والظاهرتان مختلفتان: فالاهتزاز حمل مستمر ومتكرر، بينما الصدمة تأثير لحظي واحد بتسارع عالٍ. وتُنتجان أنماط عطل مختلفة وتُطلبان بشكل منفصل.

العطل الناتج عن الاهتزاز هو الإجهاد: فتتشقق وصلة اللحام، ويتآكل غلاف الكابل، ويرتخي المسمار، ويفقد الموصل التلامس. أما العطل الناتج عن الصدمة فهو الكسر: إذ يتحطم مكوّن هش، وتنكسر حاملة، وتخرج لوحة من حاملها. لذا فإن اختبار المنتج تحت الاهتزاز لا يُظهر أنه يتحمل الصدمة أيضًا.

يُطبَّق الاهتزاز بثلاثة أشكال، يُعطي كل منها معلومات مختلفة. يمسح الاهتزاز الجيبي ترددًا واحدًا؛ ويُستخدم لإيجاد ترددات الرنين للمنتج، وهو قيّم جدًا في مرحلة التصميم. ويمثل الاهتزاز العشوائي طبيعة النطاق العريض للبيئة الحقيقية ويُفضَّل كدليل على المتانة. أما ملفا الجيبي فوق العشوائي والعشوائي فوق العشوائي فيحاكيان معًا الضجيج عريض النطاق المتراكب على الترددات السائدة من المحركات والدوارات — وهذا ضروري في تطبيقات طائرات الهليكوبتر والتوربو-بروب.

الرنين هو المفهوم المحوري في هذا المجال. فلكل هيكل تردداته الطبيعية الخاصة؛ وعندما يقترب تردد الإثارة من أحدها، يزداد السعة ويتعرض المنتج لتسارع يفوق مستوى المدخل بأضعاف. لذا يُجرى مسح للرنين قبل الاختبار، وغالبًا ما يتخذ تغيير التصميم شكل إزاحة الرنين بدلاً من خفض المستوى.

في هذه العائلة، يُعد التثبيت (fixture) جزءًا من النتيجة، وهذه هي النقطة الأكثر إغفالًا. فطريقة تثبيت العينة بالهزاز تغيّر مباشرة الطاقة المنقولة وسلوك الرنين. ويُدخل التثبيت سيئ التصميم رنينه الخاص ويفرض حملاً لم يكن المنتج ليتعرض له لولا ذلك، أو على العكس يُخمِّد الحمل الحقيقي ويحمي المنتج. ولا يمكن مقارنة النتائج التي تُحصَّل بتثبيتات مختلفة.

يُحدد اختيار نقطة القياس النتيجة أيضًا. إذ يوضع مقياس التسارع الضابط على التثبيت ومقاييس تسارع المراقبة عند النقاط الحرجة للمنتج؛ ويجب أن يوثق التقرير هذه المواضع. ويمكن أن تختلف قيم التسارع المقاسة عند نقاط مختلفة في الاختبار نفسه اختلافًا ملحوظًا.

تُقسَّم الملفات حسب مجال التطبيق: اهتزاز النقل (التعبئة والشحن)، اهتزاز المركبات (حسب موقع التركيب)، السكك الحديدية (فئات EN 61373)، الطيران (أقسام DO-160)، العسكري (أساليب MIL-STD-810) ونقل البطاريات (UN 38.3 T3). ويمر المنتج نفسه بملفات مختلفة تحت برامج مختلفة.