طيف استجابة الصدمة

طيف استجابة الصدمة (SRS) ^{[ 1 ]} هو تمثيل بياني للصدمة ، أو أي مدخل تسارع عابر آخر، من حيث كيفية استجابة نظام ذي درجة حرية واحدة (SDOF) (مثل كتلة على نابض) لهذا المدخل. يُظهر المحور الأفقي التردد الطبيعي لنظام SDOF افتراضي، بينما يُظهر المحور الرأسي ذروة التسارع التي سيتعرض لها هذا النظام نتيجةً لمدخل الصدمة. ^{[ 2 ]}

إن الطريقة الأكثر مباشرة وبديهية لتوليد SRS من شكل موجة الصدمة هي الإجراء التالي: ^{[ 2 ]}

1. اختر نسبة التخميد (أو ما يعادلها، عامل الجودة Q) التي سيعتمد عليها نظام SRS الخاص بك؛
2. اختر ترددًا f ، وافترض أن هناك نظامًا افتراضيًا بدرجة حرية واحدة (SDOF) بتردد طبيعي مخمد f  ؛
3. احسب (عن طريق محاكاة مباشرة في المجال الزمني) أقصى تسارع مطلق لحظي يتعرض له عنصر الكتلة في نظامك ذي درجة الحرية الواحدة في أي وقت أثناء (أو بعد) التعرض للصدمة المعنية. هذا التسارع هو a .
4. ارسم نقطة عند (f,a) ؛
5. كرر الخطوات من 2 إلى 4 للعديد من القيم الأخرى لـ f ، وقم بتوصيل جميع النقاط معًا في منحنى سلس.

يُطلق على الرسم البياني الناتج للتسارع الأقصى مقابل تردد نظام الاختبار اسم طيف استجابة الصدمة. وغالبًا ما يتم رسمه بوحدة التردد بالهرتز، وبوحدة التسارع g.

_{لنفترض وجود} هيكل حاسوب يحتوي على ثلاث بطاقات بترددات طبيعية أساسية _f1 و _f2 و f3 . وقد أكدت الاختبارات المعملية السابقة أن هذا النظام يتحمل شكل موجة صدمة معينة، كصدمة سقوط الهيكل من ارتفاع 60 سم فوق أرضية صلبة. الآن، يريد العميل معرفة ما إذا كان النظام سيتحمل شكل موجة صدمة مختلفًا ، كصدمة سقوط الهيكل من ارتفاع 1.2 متر فوق أرضية مغطاة بالسجاد. إذا _كانت قوة رد الفعل الهيكلي (SRS ) للصدمة الجديدة أقل من قوة رد الفعل الهيكلي للصدمة القديمة عند كل من الترددات الثلاثة f1 _و f2 و f3 ، فمن المرجح أن يتحمل الهيكل الصدمة الجديدة. (مع ذلك، ليس هذا مضمونًا) _.

يمكن تمثيل أي شكل موجي عابر كاستجابة رنينية متزامنة (SRS)، لكن هذه العلاقة ليست فريدة؛ إذ يمكن للعديد من الأشكال الموجية العابرة المختلفة أن تُنتج نفس الاستجابة الرنينية المتزامنة (وهو أمر يمكن الاستفادة منه من خلال عملية تُسمى "توليف الصدمة"). ونظرًا لأن الاستجابة الرنينية المتزامنة لا تتعقب سوى ذروة التسارع اللحظي، فإنها لا تحتوي على جميع المعلومات الموجودة في الشكل الموجي العابر الذي تم إنشاؤها منه. ^{[ 3 ]}

تُنتج نسب التخميد المختلفة استجابات صدمية مختلفة لنفس شكل موجة الصدمة. يؤدي انعدام التخميد إلى استجابة قصوى. أما التخميد العالي جدًا فيُنتج استجابة صدمية مملة للغاية: خط أفقي. يُوضح مستوى التخميد بواسطة "عامل الجودة" Q، والذي يُمكن اعتباره أيضًا قابلية النقل في حالة الاهتزاز الجيبي. ينتج عن التخميد النسبي بنسبة 5% قيمة Q تساوي 10. يكون مخطط الاستجابة الصدمية غير مكتمل إذا لم يُحدد قيمة Q المفترضة. ^{[ 3 ]}

لا يُعدّ نظام SRS مفيدًا في حالات التلف الناتج عن الإجهاد، حيث أن التحويل يزيل معلومات حول عدد مرات الوصول إلى ذروة التسارع (والإجهاد المُستنتج). ^{[ 3 ]}

يمكن أيضًا استخدام نموذج نظام SDOF لتحديد شدة الاهتزازات، وذلك باستخدام معيارين:

• تجاوز حدود الإجهاد اللحظي المميزة ( إجهاد الخضوع ، الإجهاد النهائي، إلخ). ثم نحدد طيف الاستجابة القصوى (ERS)، على غرار طيف استجابة الصدمة؛
• الضرر الناتج عن الإجهاد بعد تطبيق عدد كبير من الدورات، وبالتالي أخذ مدة الاهتزاز في الاعتبار ( طيف الضرر الناتج عن الإجهاد (FDS)).

ومثل العديد من الأدوات المفيدة الأخرى، فإن نظام SRS غير قابل للتطبيق على الأنظمة غير الخطية بشكل كبير.

• مسجل بيانات الصدمات
• كاشف الصدمات

• هاريس، سي.، بيرسول، أ.، دليل هاريس للصدمات والاهتزازات، الطبعة الخامسة ، ماكجرو هيل، (2002)، رقم ISBN 0-07-137081-1.
• لالان، سي.، تحليل الاهتزازات والصدمات الميكانيكية. المجلد 2: الصدمات الميكانيكية ، الطبعة الثانية، وايلي، 2009.
• MIL-STD-810 G، طرق الاختبار البيئي والإرشادات الهندسية، 2000، القسم 516.6

FreeSRS، https://freesrs.sourceforge.net/ ، عبارة عن مجموعة أدوات متاحة للجميع لحساب SRS.