Le prove di Vibrazione di tipo Random

Che cos’è la Vibrazione Random

Le prime specifiche per vibrazioni di tipo Random vennero introdotte in seguito alle analisi svolte dopo lanci di missili effettuati negli anni 50.

Queste analisi portarono a conoscenza che le vibrazioni prodotte dai missili in fase di lancio contenevano una larga banda di frequenze varianti in modo randomico.

Alcuni esempi di vibrazione di tipo Random possono essere associati al comportamento di un veicolo durante un percorso su strada oppure alle vibrazioni generate sulla struttura di un areo durante la fase di volo.

Un esempio abbastanza esplicativo sulla differenza tra un segnale di tipo Random e Sine è il seguente:

Si immagini di eccitare una struttura composta da travi di lunghezza differente con un segnale di tipo sine spazzolando in frequenza oppure con segnale di tipo random a larga banda.

Nel primo caso le travi vibreranno in modo evidente solamente quando la scansione in frequenza sarà di un valore pari alle frequenze di risonanza.

Nel secondo caso eccitando la struttura con un segnale di tipo Random le travi vibreranno tutte in contemporanea alla propria frequenza di risonanza.

The Power Spectral Density Function (PSD)

Per eseguire test casuali, è necessario definire uno spettro di test casuale. L’acquisizione dei dati in tempo reale utilizza la media dello spettro per produrre un’approssimazione statistica dello spettro di vibrazione. Generalmente, il profilo dello spettro di vibrazione casuale viene visualizzato come densità spettrale di potenza

Questo grafico mostra l’accelerazione quadrata media per unità di larghezza di banda (accelerazione al quadrato per Hz rispetto alla frequenza Fig. 1). La forma di un grafico PSD definisce l’accelerazione media del segnale casuale a qualsiasi frequenza. L’area sotto questa curva è chiamata quadrato medio del segnale (g²) e la sua radice quadrata è uguale al valore complessivo della radice quadratica media (RMS).

Demand: 4.063 G RMS Fig.1 Acceleration Spectral Density

Questo tipo di grafico permette di visualizzare la distribuzione delle potenza di vibrazione, però non permette di evidenziare i valori istantanei e massimi di accelerazione, i quali sono calcolabili con metodi probabilistici. Si può invece calcolare il valore RMS totale calcolando la radice quadrata dell’area delimitata dalla curva PSD.

Di conseguenza lo spostamento RMS verrà calcolato direttamente dal valore di accelerazione.

Mentre per i picchi massimi verrà utilizzato un valore convenzionale di 3 volte il valore RMS.

Un segnale di tipo Random è di tipo casuale con distribuzione Gaussiana.

Se si analizza un segnale Sine nel dominio del tempo si nota che all’intorno dello zero il segnale sosta un tempo minore rispetto al tempo che sosta nell’intorno del picco. ( Fig2)

Fig. 2

In un segnale di tipo Random analizzato nel dominio del tempo, la maggior parte del tempo è trascorso al valore di ampiezza all’intorno dello zero. (Fig.3)

Fig. 3

Il fatto che la vibrazione Random trascorra molto tempo a bassi valori di ampiezza comporta la manifestazione di pochi danni del pezzo in prova rispetto ad un profilo di tipo SINE.

Quindi nei casi in cui il segnale di eccitazione del componente non sia di tipo periodico il test di tipo Random permette di avere una riproduzione delle sollecitazioni più rispondente alla realtà.

Per maggiori informazioni visitate il ns. sito su prove di laboratorio dove troverai le prove di vibrazione che cerchi!

Un grazie speciale, va a Noris Vivarelli, grande esperto settore vibrazioni e fluido-dinamico, nonché Responsabile di Laboratorio del Plastlab, il quale ci sensibilizza su questo tema così da fornirci nuovi contenuti per queste #pilloledilaboratorio!

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