Pakkaussuunnittelu

Aiemmissa pudotustestejä käsittelevissä jutuissa olen pitänyt kiihtyvyyttä absoluuttisena arvona, joka saadaan helposti selville. Todellisuudessa kiihtyvyyden mittaamiseen liittyy käytettävästä taajuusalueesta johtuva epävarmuustekijä.

Pudotuksessa saatava kiihtyvyyskäppyrä muodostuu suuresta joukosta eri taajuuksilla olevia sinimuotoisia värähtelyjä, joiden yhteisvaikutus muodostaa mittaustuloksen. Pudotuksessa matalimman taajuuden käyrä on vaimentimen jousto. Tämän perustaajuuden lisäksi tuloksena on aina suuremmalla taajuudella olevia käyriä, jotka johtuvat mitattavan kohteen värähtelystä. Erityisesti suurilla peltipinnoilla näitä värähtelyjä on paljon ja suurille taajuuksille. Tämä johtaa epäselvään mittaustulokseen, mikäli koko mitattavissa oleva taajuusalue huomioidaan.

Mittauksen selventämiseksi joudutaan käyttämään alipäästösuodatinta, joka rajaa mitattavan taajuusalueen johonkin valittavaan rajaan. Samalla kuitenkin rajoitetaan mittauksesta saatavaa huippukiihtyvyyttä, sillä terävimmät piikit muodostuvat suurista taajuuksista. Suuret mittaustulokset eivät ole mittausvirhe, vaan mitattava kohde todellisuudessa kokee ne, joten suodattamalla saadaan tilanteesta todellisuutta ruusuisempi kuva.

Damage boundary curve-teorian mukaan pudotuksessa vaurioon tarvitaan kaksi tekijää, nopeus ja kiihtyvyys. Samaa teoriaa voidaan soveltaa pudotuksessa esiintyvään kertaluontoiseen rasitukseen. Suurella taajuudella esiintyvä suuri kiihtyvyys on sellainen, että se ei oletettavasti kohdista riittävästi energiaa värähtelyn amplitudin jäädessä pieneksi. Tämä on tietysti tapauskohtaista, eikä vaurioherkkyyttä taajuuden funktiona yleensä tiedetä.

Kiihtyvyyden ollessa testin läpäisyrajana pitää mittaustapa määrittää vaatimusmäärittelyvaiheessa. Pudotustestistandardit eivät näitä määritä, joten se on vapaasti valittavissa. Itse olen testeissä asettanut filtterin tyypillisesti 500 Hz luokkaan, mikä on perustunut ihan empiirisiin kokeiluihin. Suuremmilla taajuuksilla alkaa värähtelyt dominoimaan tulosta ja pienemmillä arvoilla käyrästä on tullut liian sileä. Alla olevasta kuvasta selviää, miten suodatus vaikuttaa tulokseen. Kuva on Matt Daumin Istaviews-julkaisusta 6/2014, jossa on mittausproblematiikkaa tarkasteltu tarkemminkin.

Mittaustulos erilaisilla alipäästösuodattimilla. Huippukiihtyvyys putoaa taajuuden pienentyessä. Kuva: Matt Daum / ISTA

Avainsanat: kiihtyvyys, mittaus, pakkaus, pudotus

This entry was posted on 22.6.2014 at 9:25 am and is filed under Testaus. You can follow any responses to this entry through the RSS 2.0 feed. You can leave a response, or trackback from your own site.