충격응답스펙트럼

충격 응답 스펙트럼(SRS)^[1]은 충격 또는 기타 과도 가속 입력을 (스프링의 질량과 같은) 단일 자유도(SDOF) 시스템이 그러한 입력에 반응하는 방법에 대해 그래픽으로 표현한 것이다.수평축은 가상의 SDOF의 고유 주파수를 나타내고 수직축은 충격 입력의 결과로 이 SDOF가 겪을 수 있는 최고 가속도를 나타낸다.^[2]

계산

충격 파형에서 SRS를 생성하는 가장 직접적이고 직관적인 방법은 다음과 같다.^[2]

1. SRS에 적용할 댐핑 비율(또는 동등하게 품질 계수 Q)을 선택하십시오.
2. 주파수 f를 선택하고, 감쇠된 자연 주파수를 f;로 하는 가상의 단일 자유도(SDOF) 시스템이 있다고 가정한다.
3. (직접 시간 영역 시뮬레이션을 통해) 해당 충격에 노출되는 동안(또는 이후) 언제라도 SDOF의 질량 요소에 의해 경험되는 최대 순간 절대 가속도를 계산하십시오.이 가속도는 a;
4. (f,a)에 점을 찍는다.
5. 다른 많은 f 값에 대해 2~4단계를 반복하고 모든 점을 부드러운 곡선으로 연결하십시오.

피크 가속도 대 테스트 시스템 주파수의 결과 그래프를 충격 응답 스펙트럼이라고 한다.주파수는 Hz 단위로, 가속도는 g 단위로 표시하는 경우가 많다.

적용 예

기본적인 자연 주파수가₁ f, f₂, f인₃ 카드 3개가 들어 있는 컴퓨터 섀시를 생각해 보십시오.실험실 테스트는 이전에 이 시스템이 어떤 충격 파형(예: 섀시를 단단한 바닥 위로 2피트 높이로 떨어뜨렸을 때의 충격)에서 살아남는다는 것을 확인했다.이제 고객은 시스템이 카펫이 깔린 바닥 위로 4피트 높이에서 섀시를 떨어뜨리는 것과 같은 다른 충격 파형을 견뎌낼 수 있는지 여부를 알고 싶어 한다.새 충격의 SRS가 세 주파수 f₁, f, f 각각에서₂₃ 기존 충격의 SRS보다 낮으면 섀시가 새 충격에서 살아남을 가능성이 높다.(단, 보장되지 않는다)

세부사항 및 제한사항

모든 과도 파형은 SRS로 표시할 수 있지만, 그 관계는 독특하지 않다. 많은 다른 과도 파형이 동일한 SRS를 생성할 수 있다("충격합성"이라는 프로세스를 통해 이용할 수 있는 것).피크 순간 가속만 추적하기 때문에 SRS가 생성된 과도 파형의 모든 정보를 포함하지는 않는다.^[3]

댐핑 비율이 다르면 동일한 충격 파형에 대해 서로 다른 SRS가 생성된다.제로 댐핑은 최대 응답을 생성한다.매우 높은 댐핑은 매우 지루한 SRS: 수평선을 생성한다.댐핑 수준은 사인파 진동 케이스의 투과성을 생각할 수 있는 "품질 인자" Q로 입증된다.5%의 상대적 댐핑은 Q가 10이 된다.가정된 Q 값을 지정하지 않으면 SRS 플롯이 불완전하다.^[3]

변환이 피크 가속(및 추론된 응력)에 도달하는 횟수에 대한 정보를 제거하기 때문에 SRS는 피로 유형 손상 시나리오에 거의 사용하지 않는다.^[3]

또한 SDOF 시스템 모델을 사용하여 진동의 심각성을 특성화할 수 있으며, 두 가지 기준이 있다.

• 특성 순간 응력 한계(수익 스트레스, 극한 스트레스 등)의 초과그런 다음 충격 반응 스펙트럼과 유사한 극한 반응 스펙트럼(ERS)을 정의한다.
• 다수의 사이클 적용에 따른 피로 손상, 따라서 진동 지속시간(FDS(피로 손상 스펙트럼)을 고려한다.

다른 많은 유용한 도구와 마찬가지로 SRS는 상당히 비선형적인 시스템에는 적용되지 않는다.

참고 항목

• 충격 데이터 로거
• 충격 감지기

참조

• Harris, C, Piersol, A, Harris Shock and Vibration Handbook, Fifth Edition, McGraw-Hill, (2002) ISBN0-07-137081-1.
• 랄란, C, 기계적 진동 및 충격 분석. 제2권: 기계 충격, 세컨드 에디션, Wiley, 2009.
• MIL-STD-810G, 환경 시험 방법 및 엔지니어링 지침, 2000, 제516.6장

외부 링크

FreeSRS, http://freesrs.sourceforge.net/,은 SRS를 계산하기 위한 공공 영역의 도구 상자다.