ارتعاش و ضربه

آزمون‌های ارتعاش و شوک نشان می‌دهند آیا محصول در برابر بارهای دینامیک مکانیکی مقاومت می‌کند. این دو پدیده متفاوت‌اند: ارتعاش بارگذاری پیوسته و تکراری است، در حالی که شوک یک ضربه لحظه‌ای منفرد با شتاب بالاست. این‌ها حالت‌های خرابی متفاوتی تولید می‌کنند و جداگانه لازم‌اند.

خرابی ناشی از ارتعاش خستگی است: اتصال لحیم ترک می‌خورد، روکش کابل ساییده می‌شود، پیچ شل می‌شود، کانکتور تماس را از دست می‌دهد. خرابی ناشی از شوک شکست است: قطعه‌ای شکننده خرد می‌شود، نگه‌دارنده‌ای می‌شکند، بردی از جای خود خارج می‌شود. بنابراین آزمودن محصول تحت ارتعاش نشان نمی‌دهد که در برابر شوک نیز مقاوم است.

ارتعاش به سه شکل اعمال می‌شود که هر کدام اطلاعات متفاوتی می‌دهند. ارتعاش سینوسی در یک فرکانس واحد پویش می‌کند؛ برای یافتن فرکانس‌های تشدید محصول به کار می‌رود و در مرحله طراحی بسیار ارزشمند است. ارتعاش تصادفی ماهیت پهن‌باند محیط واقعی را نمایان می‌کند و به‌عنوان شاهد دوام ترجیح داده می‌شود. پروفایل‌های سینوس‌روی‌تصادفی و تصادفی‌روی‌تصادفی با هم نویز پهن‌باند روی‌هم‌رفته بر فرکانس‌های غالب موتور و روتور را شبیه‌سازی می‌کنند — این در کاربردهای هلیکوپتر و توربوپراپ لازم است.

تشدید مفهوم محوری این حوزه است. هر سازه فرکانس‌های طبیعی خاص خود را دارد؛ وقتی فرکانس تحریک به یکی از آن‌ها نزدیک شود، دامنه افزایش می‌یابد و محصول در معرض شتابی چندبرابر سطح ورودی قرار می‌گیرد. بنابراین پیش از آزمون یک جستجوی تشدید انجام می‌شود و تغییر طراحی اغلب به‌شکل جابه‌جایی تشدید است نه کاهش سطح.

در این خانواده تجهیزات نصب (fixture) بخشی از نتیجه است و این پرتکرارترین نکته نادیده‌گرفته‌شده است. نحوه اتصال نمونه به لرزاننده مستقیماً انرژی منتقل‌شده و رفتار تشدید را تغییر می‌دهد. یک fixture بدطراحی‌شده تشدیدهای خاص خود را وارد می‌کند و باری بر محصول تحمیل می‌کند که در غیر این صورت نمی‌دید، یا برعکس بار واقعی را میرا کرده و از محصول محافظت می‌کند. نتایج به‌دست‌آمده با fixture های متفاوت قابل مقایسه نیستند.

انتخاب نقطه اندازه‌گیری نیز نتیجه را تعیین می‌کند. شتاب‌سنج کنترل روی fixture و شتاب‌سنج‌های پایش در نقاط حیاتی محصول قرار می‌گیرند؛ گزارش باید این موقعیت‌ها را مستند کند. شتاب‌های اندازه‌گیری‌شده در نقاط مختلف همان آزمون می‌توانند تفاوت چشمگیری داشته باشند.

پروفایل‌ها بر اساس حوزه کاربرد تقسیم می‌شوند: ارتعاش حمل‌ونقل (بسته‌بندی و ارسال)، ارتعاش خودرو (بر اساس محل نصب)، ریلی (رده‌های EN 61373)، هوانوردی (بخش‌های DO-160)، نظامی (روش‌های MIL-STD-810) و حمل باتری (UN 38.3 T3). یک محصول واحد تحت برنامه‌های مختلف از پروفایل‌های متفاوتی عبور می‌کند.