بررسي تجربي اثر گشتاور اتصالات بر خواص ارتعاشاتي فيكسچر

Experimental Analysis of Connection Torques on Fixture Vibration Characteristics

براي انجام تست هاي ارتعاشي يك سازه توسط شيكر، نمونه تست توسط يك فيكسچر به سازه متصل مي گردد. از آنجا كه فيكسچر كاملا صلب نمي باشد، بر ديناميك نمونه تست تاثير گذار بوده و طراحي بهينه آن از اهميت بالايي برخوردار است. همچنين عدم قطعيت خصوصيات مكانيكي نظير اتصالات در فرايند اسمبل نمودن ممكن است سبب بوجود آمدن ارتعاشات ناخواسته يا تشديد گردد. يكي از موارد اجتناب ناپذير در انجام تستهاي ارتعاشي با شيكر، اتصال نمونه تست بوسيله فيكسچر مي باشد. در اين مقاله، مدل رياضي شيكر به همراه فيكسچر به صورت يك مدل دو درجه آزادي در نظر گرفته شده و يك شكل بهينه براي فيكسچر استخراج مي شود. فركانس ها و مودهاي فيكسچر طراحي شده به صورت عددي و تجربي آناليز شده و مقايسه مي گردد. تاثير ميزان سفتي پيچ هاي اتصال فيكسچر به شيكر با جزئيات زياد مورد تست قرار گرفته و تاثير آن بر فركانس مودهاي مختلف و نسبت انتقال آناليز مي شود. با آزمايشات انجام شده مشخص مي شود كه افزايش ميزان سفتي گشتاور پيچ‌ها، فركانس همه مودها را افزايش مي دهد. همچنين افزايش سفتي باعث افزايش نسبت انتقال نيز مي‌گردد. علاوه بر آن، نشان داده مي‌شود كه با افزايش بيشتر سفتي پيچ‌ها تقريبا به 50 درصد سفتي بيشينه مجاز، تغيير خاصي در فركانس‌هاي مودها و نسبت انتقال مشاهده نمي‌شود.با آناليز نتايج تجربي صورت گرفته، مقدار بهينه براي گشتاور سفتي پيچها ارائه مي گردد كه روند انجام شده مي تواند در طراحي و تست موارد مشابه نيز استفاده گردد.

Dynamic analysis of structures is of significant importance in a variety of applications. Modal parameters identification can be utilized in resonance frequency estimation, fault detection and its diagnostics in many industrial applications from automobile to aerospace and satellite industries. To perform the vibration tests utilizing shaker, test sample should be connected to shaker using fixture. No fixture can reproduce a perfectly rigid boundary condition; at some frequencies the interaction between the fixture and the structure will become important, causing the modes of the assembly to be considerably different from the fixed-base modes that would be predicted by an idealized finite element model. However, it would be very convenient to be able to estimate the fixed-base modes of a structure experimentally so they could be used to update or validate the model for the structure. In this paper, two degree of freedom model is considered for the system and optimal shape for fixture is designed based on the analytical analysis. Mode shapes and frequencies of fixture are investigated numerically and compared with experimental results. Effect of connection torques on the system dynamics such as power spectral density and natural frequencies is studied by performing different experimental analyses.