Vibração Aleatória e Senoidal
Existem várias metodologias e procedimento normalizados para a realização de ensaios de vibração. A escolha depende de quais são os resultados, no entanto, a maioria dos testes de vibração, na indústria, se enquadram em duas categorias: teste de vibração aleatório e senoidal.
Todos os produtos possuem elementos críticos que podem entrar em ressonância e, portanto, serem danificados por vibrações. Este evento acontece se a frequência do teste de vibração corresponder à frequência natural desse elemento crítico durante um determinado intervalo de tempo.
Um dos principais objetivos do teste de vibração é detectar essas frequências naturais, para em seguida avaliar a resistência do elemento quando a frequência do teste de vibração é igual à frequência natural do elemento.
A análise de vibração, detecção e resistência podem ser determinadas realizando um teste de vibração senoidal ou um teste de vibração aleatório.
O que é teste de vibração aleatória?
O teste de vibração aleatória é um tipo de teste que consiste em uma forma de onda variável, onde seu nível de energia é definido por uma Densidade Espectral de Potência (Power Spectral Density – PSD). Todas as frequências dentro da faixa de frequência específica do teste de vibração aleatória são reproduzidas com um certo nível de energia.
O que é o teste de vibração senoidal?
O teste de vibração senoidal produz uma forma de onda senoidal de aceleração, com um certo nível de amplitude de aceleração e deslocamento com uma determinada frequência. Durante o teste de vibração senoidal, os níveis de amplitude e frequência podem ser variados ou mantidos constantes.
Quando a frequência da vibração é mantida constante, a amplitude da aceleração ou a amplitude do deslocamento pode ser mantida constante ou modificada para alterar o nível de energia do teste. Isso é conhecido como Sine Dwell Test, onde um elemento crítico que corresponde à frequência do teste de vibração é submetido a ressonância durante um período para avaliar sua resistência à fadiga.
Quando a frequência da vibração é alterada, a amplitude da aceleração e do deslocamento pode ser alterada geralmente mantendo a amplitude constante da aceleração, o que faz com que a amplitude do deslocamento mude em relação à mudança da frequência. Também é possível manter a amplitude do deslocamento, que faz com que a amplitude da aceleração mude em relação à mudança da frequência. Isso é conhecido como o teste de varredura senoidal em aceleração constante ou teste de varredura senoidal em deslocamento constante. Neste caso, um produto é submetido a uma vibração senoidal de frequência incremental/decremental para detectar as frequências naturais de elementos críticos do produto está sendo testado.
Outro parâmetro a ser levado em consideração para o teste de varredura senoidal é a velocidade de mudança de frequência, que geralmente é definida em oitava/min.
Teste de vibração aleatório X vibração senoidal: como escolher
O teste de vibração senoidal é útil principalmente para determinar os elementos críticos que que entram em ressonância no produto testado. Isso ajuda a entender a maneira como as vibrações mecânicas se distribuem na estrutura do produto testado. Com isso, é possível realizar mudanças nesses elementos críticos, tornando-os mais rígidos ou introduzindo materiais de amortecimento que podem reduzir a probabilidade de danos por fadiga.
Ensaios com vibração senoidal também pode ser usado para simular as tensões de fadiga de um produto durante sua vida útil. Isso pode ser feito realizando um teste de varredura senoidal que abrange todas as faixas de frequência medidas na distribuição e ciclo de vida durante uma determinada duração de teste e amplitude mais alta. No entanto, se o objetivo é submeter o produto a tensões de fadiga mais extremas, pode ser realizado um teste na frequência que corresponda à frequência natural do pior elemento crítico detectado, submetendo o produto aos maiores deslocamentos e acelerações.
Geralmente os ambientes onde os produtos são utilizados ou distribuídos são caracterizados principalmente por vibrações aleatórias. Diante disso, o teste de vibração aleatória é o método mais utilizado para validar o desempenho de um produto que está sujeito a vibrações durante seu ciclo de vida.
Perfis PSD e níveis de energia publicados em artigos científicos ou aqueles definidos em normas técnicas podem ser usados como referência.
Uma forma de estabelecer uma correlação mais próxima com a realidade é usar o PSD obtido a partir de medições reais do ambiente específico do produto a ser testado.
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