Free Press

Das VibrationVIEW 2020.1 Software-Release enthält die aktualisierten Definitionen von Te und TE, wie sie in der Version MIL-STD-810H definiert sind. In VibrationVIEW können Anwender die Te- und TE-Berechnungsversion auf der Registerkarte SRS im Dialogfeld Einstellungen für Stoßspektrenprüfungen festlegen.

Das Dropdown-Feld unter Te- und TE-Berechnungsversion enthält vier Optionen: MIL-STD-810F, MIL-STD-810G, MIL-STD-810G-CHG1 (MIL-STD-810G mit Änderung 1) und MIL-STD-810H. MIL-STD-810F und MIL-STD-810G definieren Te und TE anders als MIL-STD-810G-CHG1 und MIL-STD-810H. Wir geben nicht nur die Standarddefinitionen von Te und TE an, sondern beschreiben auch die Anwendung der Parameter, um die Auswahl zu erleichtern.

Was sind Te und TE?

Te und TE sind Grenzwerte, die vom Verteidigungsministerium der Vereinigten Staaten entwickelt wurden und für die Definition komplexer transienter Impulse relevant sind. Im Vergleich zu klassischen Impulsen stellen komplexe Stoßimpulse die realen Bedingungen genauer dar. Diese komplexen Impulse können mit Hilfe des Schockantwortspektrums (SRS) aus der ursprünglichen Umgebung nachgebildet werden.

Wenn die Testdefinition des komplexen Schocks als Maximal-SRS spezifiziert ist, muss ein Zeitbereichsimpuls synthetisiert werden, um eine Antwort zu erzeugen, die die spezifizierte SRS erfüllt. Die Prüfnormen enthalten in der Regel eine Definition der Toleranzanforderungen für die SRS-Antwort, aber die Anforderungen an den Zeitbereichsimpuls werden oft übersehen. Te und TE sind zwei Anforderungen für den Zeitbereichsimpuls, die die Dauer der Zeitwellenform begrenzen.

Eine große Anzahl verschiedener synthetischer Wellenformen kann verwendet werden, um dieselbe SRS zu erzeugen. Te und TE begrenzen die Art der Wellenformen, die verwendet werden können, und tragen dazu bei, zu bestimmen, wie die Wellenformen aufgebaut sind.

Gültige Definitionen von Te und TE

Te

Te ist die effektive Dauer eines Stoßimpulses.

In MIL-STD-810F ist Te definiert als die minimale Länge der fortlaufenden Zeit, die die Effektivwert-Amplituden (RMS) enthält, deren Wert zehn Prozent der RMS-Spitzenamplitude übersteigt, die mit dem Stoßereignis verbunden ist.

In MIL-STD-810H ist Te definiert vom Nulldurchgang für die erste Messbeschleunigung „über dem Grundrauschen der Instrumente“ bis zum wahrgenommenen Ende des Stoßes. Weitere Informationen über den Unterschied zwischen diesen Berechnungen finden Sie auf Seite 516.8A-6 des Dokuments MIL-STD-810H.

TE

TE ist die Konzentration der Energiedauer des Stoßimpulses.

In MIL-STD-810F ist TE definiert als „die minimale Zeitdauer, die alle Datenwerte enthält, die 1/3 der Spitzenwerte des Stoßereignisses überschreiten“

In MIL-STD-810H wird zur Berechnung von TE der Crest-Faktor verwendet. Der Crest-Faktor ist der Spitzenwert eines Intervalls über den Effektivwert (RMS) der zeitlichen Amplituden des Intervalls. Der Scheitelfaktor wird in kleinen Intervallen über die Dauer Te – z. B. Te/10 – berechnet, und der „maximale Scheitelfaktor“, der für die einzelnen Intervalle berechnet wird, ist als CF definiert. Die Berechnung ergibt eine revidierte Definition von TE, die auf der minimalen Zeitdauer basiert, die alle Zeitverlaufsgrößen enthält, die im absoluten Wert den Spitzenwert über CF überschreiten.

Welche MIL-STD-Version soll ich wählen?

Viele Teststandards verwenden die Testmethodenstandards des U.S. Department of Defense, um Testparameter zu definieren, so dass Testingenieure bei der Entwicklung eines SRS-Tests auf Te- und TE-Werte stoßen können. In einigen Fällen kann die Prüfnorm einfach vorgeben, welche MIL-STD-810-Berechnungsversion zu verwenden ist.

Ansonsten ist es ratsam, die in den Prüfmethodennormen angegebenen Richtlinien zu verwenden, um zu bestimmen, welche Berechnungsversion die MIL-STD-Spezifikationen erfüllt.

Verwendung aufgezeichneter Zeitverlaufswellenformen

Wenn aufgezeichnete Zeitverlaufswellenformen verfügbar sind, sollten die Stoßdauern (Te und TE) für den Prüfimpuls mit den gemessenen Daten übereinstimmen. Ebenso sollte die synthetisierte Wellenform die gemessenen Zeitverläufe in Bezug auf Amplitude und Nulldurchgänge wiedergeben. Werden gemessene Daten verwendet, werden Te und TE aus den Zeitverlaufsmessungen der ursprünglichen Umgebung berechnet (siehe Anhang A, Absatz 1.3).

Bei der Verwendung mehrerer Messungen zur Spezifizierung einer Schockumgebung enthält das Handbuch außerdem die folgenden Richtlinien:

• Toleranzen müssen für die maximale Beschleunigung des SRS angegeben werden
• Jeder einzelne Test muss innerhalb der Toleranzbänder liegen, um zufriedenstellend zu sein
• Wenn das zu prüfende Gerät (DUT) keine signifikante niederfrequente modale Antwort hat, kann der niederfrequente Teil des SRS aus der Toleranz „herausfallen“, um den hochfrequenten Teil zu erfüllen, solange der hochfrequente Anteil mindestens eine Oktave unterhalb der ersten Eigenmodenfrequenz des Prüflings beginnt
• Wenn der Prüfling eine signifikante niederfrequente modale Antwort hat, kann die Dauer des komplexen transienten Impulses außerhalb des TE-Bereichs liegen, um den niederfrequenten Anteil der SRS zu „erfüllen“

Wenn die Anzahl der gemessenen Zeitverläufe nicht ausreicht, wird empfohlen, „eine Erhöhung über das Maximum der verfügbaren SRS-Spektren hinaus zu verwenden, um das erforderliche Prüfspektrum zu erstellen.“ Die sich daraus ergebenden Spektren sollten die Zufallsverteilung und die Unsicherheit in allen Vorhersagemethoden berücksichtigen. Dem Handbuch zufolge sollten die Dauern von Te und TE als „die jeweiligen Maxima, wie sie aus den gemessenen Zeitverläufen berechnet werden“, angenommen werden.“

Wenn keine gemessenen Daten verfügbar sind

Wenn keine gemessenen Zeitverlaufswellenformen verfügbar sind, können die SRS und die entsprechenden Te- und TE-Werte abgeleitet werden aus:

• einer skalierten Messung einer „dynamisch ähnlichen“ Umgebung
• Strukturanalyse oder anderen Vorhersagemethoden
• einer Kombination von Quellen

Weitere Informationen finden Sie unter METHODE 516.8, 2.3.2.2, „SRS in the Absence of Measured Data.“

When Tolerances Cannot Be Met

Für den Fall, dass die Toleranzen nicht eingehalten werden können, sind folgende Richtlinien vorgesehen:

„In Fällen, in denen solche Toleranzen nicht eingehalten werden können, sind erreichbare Toleranzen festzulegen, denen die zuständige technische Behörde und der Kunde vor Beginn der Prüfung zustimmen. In Fällen, in denen Toleranzen unabhängig von den nachstehenden Leitlinien festgelegt werden, sind diese Toleranzen innerhalb der Grenzen der spezifizierten Messkalibrierung, Instrumentierung, Signalaufbereitung und Datenanalyseverfahren festzulegen“ (METHODE 516.8, 4.2.2.).

Kontrollkästchen „Symmetrische Anpassung“

Das neue Kontrollkästchen „Symmetrische Anpassung“ befindet sich ebenfalls auf der Registerkarte „SRS“.

Das Kontrollkästchen „Symmetrische Anpassung“ bietet eine neue Anpassungsoption bei der Synthese oder Iteration von Impulsen zur Anpassung an SRS-Werte. Sie kann für alle Synthesetypen verwendet werden.

Symmetrische Anpassung nicht angekreuzt

Wenn die symmetrische Anpassung nicht angekreuzt ist, bestimmt ein Software-Algorithmus die beste Anpassungslinie, wenn die Impulse synthetisiert werden. Die Linie wird durch das arithmetische Mittel aus dem Minimum und dem Maximum der Antworten für jede Frequenz (maximax) bestimmt. VibrationVIEW verwendete dieses arithmetische Mittel vor der Veröffentlichung der Option Symmetrische Anpassung.

Wenn die primären +/- Impulse nach der Iteration nicht in das Toleranzband passen, kann der Anwender den Test zweimal durchführen (die unteren Antworten liegen eher außerhalb der Toleranz, da die untere Toleranz oft enger ist als die obere). Zunächst kann der Test durchgeführt werden, um höhere Antworten zu erfassen. Dann kann die Wellenform invertiert werden, so dass die niedrigeren Antworten in die höhere Toleranz passen, und der Test kann erneut durchgeführt werden.

Symmetrische Anpassung geprüft

Wenn die symmetrische Anpassung geprüft ist, wird die beste Anpassungslinie durch Verwendung des geometrischen Mittels bestimmt. Bei der Synthese eines Impulses möchte der Benutzer, dass sowohl die positiven als auch die negativen Komponenten innerhalb der Toleranz liegen und dass Geschwindigkeit und Verschiebung in positiver und negativer Richtung gleich sind. Wir haben festgestellt, dass die Verwendung des geometrischen Mittels weniger Iterationen erfordert, um Impulse zu erzeugen, die der gewünschten SRS entsprechen.

Die richtige Anpassungsoption hängt von den Zielen des Tests ab. Wenn der Test eine allgemeinere Best-Fit-Linie tolerieren kann, ist die Option „Symmetrische Anpassung“ möglicherweise eine effiziente Wahl. Nachfolgend wird die Iteration derselben Wellenform mit deaktivierter und aktivierter Option „Symmetrische Anpassung“ angezeigt.

VibrationVIEW Software herunterladen

VR-Steuerungsanwender mit gültigem Upgrades- und Supportvertrag können kostenlos auf die neueste Version von VibrationVIEW upgraden. Die Demoversion ist für jeden Anwender kostenlos erhältlich.