Vibrazione e urto

Le prove di vibrazione e urto mostrano se un prodotto resiste a carichi dinamici meccanici. I due fenomeni sono distinti: la vibrazione è un carico continuo e ripetuto, mentre l'urto è un singolo impatto istantaneo ad alta accelerazione. Producono modalità di guasto diverse e sono richiesti separatamente.

Il guasto prodotto dalla vibrazione è la FATICA: un giunto saldato si crepa, una guaina del cavo si abrade, una vite si allenta, un connettore perde contatto. Il guasto prodotto dall'urto è la FRATTURA: un componente fragile va in frantumi, una staffa si rompe, una scheda esce dal suo supporto. Provare un prodotto sotto vibrazione non dimostra quindi che resista anche all'urto.

La vibrazione viene applicata in tre forme, ciascuna delle quali fornisce informazioni diverse. La vibrazione sinusoidale scandisce una singola frequenza; è usata per trovare le frequenze di risonanza del prodotto ed è molto preziosa nella fase di progettazione. La vibrazione casuale rappresenta la natura a banda larga dell'ambiente reale ed è preferita come prova di durabilità. I profili sine-on-random e random-on-random simulano insieme il rumore a banda larga sovrapposto alle frequenze dominanti di motori e rotori — necessario nelle applicazioni per elicotteri e turboelica.

La RISONANZA è il concetto centrale di questo campo. Ogni struttura ha le proprie frequenze naturali; quando la frequenza di eccitazione si avvicina a una di esse, l'ampiezza cresce e il prodotto è esposto a un'accelerazione pari a molte volte il livello di ingresso. Una ricerca di risonanza viene quindi condotta prima della prova, e una modifica progettuale spesso consiste nello spostare la risonanza piuttosto che abbassare il livello.

In questa famiglia il DISPOSITIVO DI FISSAGGIO (fixture) fa parte del risultato, ed è il punto più spesso trascurato. Come il provino viene fissato allo shaker cambia direttamente l'energia trasmessa e il comportamento di risonanza. Un dispositivo di fissaggio mal progettato introduce proprie risonanze e impone un carico che il prodotto altrimenti non vedrebbe, oppure al contrario smorza il carico reale e protegge il prodotto. I risultati ottenuti con dispositivi di fissaggio diversi non sono confrontabili.

Anche la scelta del punto di misura determina il risultato. L'accelerometro di controllo è posizionato sul dispositivo di fissaggio e gli accelerometri di monitoraggio nei punti critici del prodotto; il rapporto deve documentare queste posizioni. Le accelerazioni misurate in punti diversi nella stessa prova possono differire notevolmente.

I profili si dividono per area di applicazione: vibrazione da trasporto (imballaggio e spedizione), vibrazione veicolo (in base alla posizione di montaggio), ferroviario (categorie EN 61373), aviazione (sezioni DO-160), militare (metodi MIL-STD-810) e trasporto batterie (UN 38.3 T3). Lo stesso prodotto attraversa profili diversi a seconda del programma.