Vibration und Stoß

Vibrations- und Schockprüfungen zeigen, ob ein Produkt mechanischen dynamischen Belastungen standhält. Die beiden Phänomene sind unterschiedlich: Vibration ist eine kontinuierliche, wiederholte Belastung, während Schock ein einzelner, momentaner Stoß bei hoher Beschleunigung ist. Sie erzeugen unterschiedliche Ausfallarten und werden getrennt verlangt.

Die durch Vibration verursachte Ausfallart ist ERMÜDUNG: eine Lötstelle reißt, eine Kabelummantelung scheuert durch, eine Schraube löst sich, ein Steckverbinder verliert Kontakt. Die durch Schock verursachte Ausfallart ist BRUCH: ein sprödes Bauteil zersplittert, eine Halterung bricht, eine Platine löst sich aus ihrer Halterung. Ein Produkt unter Vibration zu prüfen zeigt daher nicht, dass es auch Schock standhält.

Vibration wird in drei Formen angewendet, die jeweils unterschiedliche Informationen liefern. Sinusvibration durchläuft eine einzelne Frequenz; sie dient dazu, die Resonanzfrequenzen des Produkts zu finden, und ist in der Konstruktionsphase sehr wertvoll. Zufallsvibration bildet die Breitbandnatur der realen Umgebung ab und wird als Dauerhaftigkeitsnachweis bevorzugt. Sinus-auf-Zufalls- und Zufalls-auf-Zufalls-Profile simulieren gemeinsam das Breitbandrauschen, das den dominanten Frequenzen von Motoren und Rotoren überlagert ist — dies ist bei Hubschrauber- und Turboprop-Anwendungen erforderlich.

RESONANZ ist das zentrale Konzept dieses Bereichs. Jede Struktur hat ihre eigenen Eigenfrequenzen; nähert sich die Anregungsfrequenz einer davon an, wächst die Amplitude, und das Produkt wird einer Beschleunigung ausgesetzt, die ein Vielfaches des Eingangswerts beträgt. Vor der Prüfung wird daher eine Resonanzsuche durchgeführt, und eine Konstruktionsänderung besteht oft darin, die Resonanz zu verschieben, statt den Pegel zu senken.

In dieser Familie ist die HALTERUNG (Fixture) Teil des Ergebnisses, und dies ist der am häufigsten übersehene Punkt. Wie die Probe am Shaker befestigt wird, verändert direkt die übertragene Energie und das Resonanzverhalten. Eine schlecht konstruierte Halterung bringt eigene Resonanzen ins Spiel und erzeugt eine Last, der das Produkt sonst nicht ausgesetzt wäre, oder dämpft umgekehrt die reale Last und schützt das Produkt. Mit unterschiedlichen Halterungen erzielte Ergebnisse sind nicht vergleichbar.

Auch die Wahl des Messpunkts bestimmt das Ergebnis. Der Steuerbeschleunigungsmesser wird an der Halterung angebracht, Überwachungsbeschleunigungsmesser an kritischen Punkten des Produkts; der Bericht muss diese Positionen dokumentieren. An unterschiedlichen Punkten derselben Prüfung gemessene Beschleunigungen können erheblich voneinander abweichen.

Profile werden nach Anwendungsbereich unterteilt: Transportvibration (Verpackung und Versand), Fahrzeugvibration (je nach Einbauort), Bahn (EN-61373-Kategorien), Luftfahrt (DO-160-Abschnitte), Militär (MIL-STD-810-Methoden) und Batterietransport (UN 38.3 T3). Dasselbe Produkt durchläuft unter verschiedenen Programmen unterschiedliche Profile.