Ensayos de vibración y validación

振動試験と検証

応力や摩耗が短時間に起こることを考慮することにより、振動試験は隠れた設計の弱点を明らかにします。

私たちは製品が使われている間に受ける衝撃や応力に耐えられることを確認する必要があります。例えば:

  • 携帯電話は、バックパックの中で跳ね返ったり何度も床に落とされたりするのに耐えられなければなりません。このような一般的な日々の使用に耐えられなければ、メーカーには膨大なコストがかかり、ブランドイメージは崩れ、顧客が次に新しい電話を購入する時には別のブランドを探すだろうリスクにつながります。
  • 衛星は宇宙への打ち上げの際の過大な振動に耐えなくてはなりません。もしそれができなければ衛星の開発と建造に費やした投資は無駄になってしまいます。

顧客が受け取る製品が損傷なく、完全に機能していることを保証するには、工場で箱詰めされたときから目的地に到着するまでの運搬に耐えられることが重要です。

また、単に短期間の物理的な力に耐えるだけでなく、開発者は製品が長期間にわたりブランドを代表する完全性と品質を維持できることも保証する必要があります。製品評価と検証は、開発段階に広範なシミュレーションを通して行なわれますが、シミュレーションだけでは十分ではありません。シミュレーション結果の検証と、顧客に製品の耐久性を証明するために、プロトタイプと完成製品の物理試験を実施することが必要です。

製品水準の確認

振動試験はメーカーが完成品とそのコンポーネントの品質、信頼性、耐久性を確認するのに役立ちます。振動試験は、ヘルメットを地面に落とすなど、輸送、流通、使用中にのみ明らかになる設計の弱点を明らかにすることができます。また、自動車室内の異音(BSR)試験により、不要な騒音の発生を検出することもできます。高加速寿命試験(HALT)や高加速ストレススクリーニング(HASS)のような環境試験には、振動試験と、急速に加熱、冷却する拡張応力を加えるための環境試験室を組み合わせることが必要です。一般的にこのような試験は工業、電子部品、製品や医療機器、軍事ハードウェアに対して実施されます。

振動試験プロファイル

実際の振動試験プロファイルの起源はどこにあるのでしょうか。顧客、エンドユーザー、もしくはアセンブリにコンポーネントの組み込みを実施するメーカーが、振動試験の仕様と手順を独自に決定します。これらの仕様は一般的に、どの設計ソリューションが成功し、どの設計ソリューションが失敗したかという経験と知識を土台にしています。振動試験は、振動を原因とする不具合モードと欠陥を理解するための、より計画的なアプローチを提供します。

規格に準拠した試験

多くの振動試験プロファイルは長年にわたり策定されてきた規格により定義されています。数多くの規格が存在し、多くの場合、それらは特定のアプリケーションや製品に特化しています。例としてDIN、ISO、BS、MIL、IEC、ASTMのような規格があります。規格に準拠した試験が行われるのは、特に航空宇宙、軍需産業のケースです。そのような規格にはMIL-STD-810、NATO STANAG、AS/EN9100などがあります。

Vibration testing for durability, quality assurance and troubleshooting

システムの選択

必要な振動タイプが入力でき、特定のペイロードを試験する際に生じる力を適切に扱うことができるなど、システムがその試験に適していることが重要です。特に、試験対象に必要以上に応力がかかっていないことを確認するため、実際の振動レベルの自己モニタリングすることが非常に重要です。

試験の要件に合うようにシステムを構築するには多くの方法があります。一般的な振動試験と推奨試験システムをいくつか挙げます。特定の試験のためのシステムを構築するには他にも多くの方法があります。ここに挙げる推奨仕様がお客様の条件が合っていない場合は、振動試験製品の項目を参照されるか、またはお客様の試験のニーズについてご相談に乗りますので、ブリュエル・ケアー・ジャパンまでお電話ください。

耐久性試験と疲労試験はメーカーが自社の製品や部品が一般的使用にどれだけ耐えられるかを評価するのに役立ちます。製品が製品寿命の間、目的に適っているならば、部品、アセンブリ、完成品が実際の条件を再現する振動を受けることが評価には重要です。耐久性試験を実施する場合、製品は多くの場合OEMや一流のサプライヤによって定義されている一定の基準に適合するか、または振動により破損するかがテストされます。

耐久性試験は多くの場合繰り返し実施されるため、設定、実施、承認が簡単にできることが必要です。コントローラソフトウェアを介して試験プロファイルを保存し繰り返して再利用する機能は、シンプルな試験の実施もサポートしています。

システム提案

耐久性試験の標準的なシステム構成は、例えばV875-440コンボのような垂直方向にも水平方向にも使用できる中型空冷式加振機をベースにしています。これは、自動車や航空宇宙のアセンブリやサブアセンブリなど、最大600キロまでのペイロード用の汎用性の高い加振機です。このシステムの加振機は、異なるサイズのペイロードに合わせて、交換することが可能です。

> LDS V875 - Medium Force Shaker

> Switching Power Amplifier 8 - 56 kVA LDS SPA-K

> Vibration control system LDS COMET USB

> General-purpose Triaxial CCLD Accelerometers with TEDS Type 4535-B

製品、部品、サブシステムが落下、誘発衝撃、分離衝撃に耐えることを試験するために、通常、過渡衝撃試験、落下試験、インパクト試験が実施されます。衝撃試験を実施する際、車が道路のくぼみに落ちたり、テレビが移動中に落下したりした状況を模擬して、テレビ、自動車部品、大型家電のような製品のペイロードを、11 m/sほど急激に移動させます。

自動車のOEM、軍事、商業のメーカーは衝撃試験の基準をもっています。そのような規格には、乗用車および自動車部品用のSAE J1455、商品の衝突落下の際の従来の衝撃用規格のIEC 60068-2-27、IEC 60068-2-29、IEC 60068-2-31、軍事システム用の従来の衝撃試験および衝撃応答スペクトル(SRS)分析用基準のMIL-STD-810があります。コントローラソフトウェアを介して試験プロファイルを保存し繰り返して再利用する機能は、シンプルな試験の実施もサポートしています。

システム提案

当社は衝撃試験に、業界をリードする最大速度1.8 m/sで63.5 mmの加振が可能なV8中型空冷式加振機をベースにしたシステムを推奨しています。直感的な LaserUSB コントローラの衝撃試験ソフトウェアは衝撃試験の迅速かつ正確な記録と分析を行ない、これを管理します。より高度な衝撃応答解析であるPULSE Reflex SRSは、過渡現象の潜在的ダメージを特定するため、時間領域の過渡信号からSRSを計算します。

> LDS V8 - Medium Force Shaker

> Switching Power Amplifier 8 - 56 kVA LDS SPA-K

> Vibration control system LDS LASER USB

> Shock Response Analysis - Type 8730

> General-purpose Triaxial CCLD Accelerometers with TEDS Type 4535-B

パッケージ試験および輸送振動シミュレーションは、工場で箱詰めされてから顧客に届くまでの間の製品の輸送を模擬するために設計されています。その主な目的は、梱包が製品を十分に保護し、パッケージ自体が輸送中の応力に耐えることができることを確認することです。試験は例えば、梱包されたテレビのパレット、輸送用に梱包された洗濯機、自動車や航空機の部品の木箱などを輸送する際の影響を再現するために設計されています。試験は梱包方法を改善し、使用する梱包材を最適化するためにも用いられます。

システム提案

パッケージ試験の推奨システムは、マグネシウムヘッドエキスパンダを装備したLDS V875-640 加振機とLASERUSBコントローラおよびSPA-Kアンプの組み合わせです。

> LDS V875 - Medium Force Shaker

> Switching Power Amplifier 8 - 56 kVA LDS SPA-K

> Vibration control system LDS LASER USB

> Shock Response Analysis - Type 8730

> General-purpose Triaxial CCLD Accelerometers with TEDS Type 4535-B

一般的には温度管理試験、またはShake & Bake法として知られている環境ストレススクリーニングは、熱と振動応力の組み合わせにより製品に不具合が生じないことを確認するために、振動を受けている間に高温または低温、周期的な温度の変化にさらされる試験形式です。これは砂漠、高熱の製造環境、寒冷気候などの極端な条件下での動作の安定性を証明する手法です。そのような試験には、HALT(高加速寿命試験)、HASS(高加速ストレススクリーニング)があります。ESSは、極端な温度で稼働する軍事用品やその構成部品、エンジン部品や車室内アセンブリなどの自動車部品のような工業部品に一般的に用いられます。軍事用品の試験温度範囲は-55℃から125℃で、工業製品の試験温度範囲は-40℃から85℃です。

システム提案

環境ストレステストを実施するには、例えば熱対応してある治具と熱障壁を備えたV875を恒温槽に取り付け、ペイロードと治具だけが恒温槽内に存在するようにします。試験の種類により、加振機は垂直方向にも水平方向にも設定することができます。LASER USBコントローラはMIL-STD-810、DEF STAN 00-35を含め、規格化された試験に対応しています。

> LDS V875 - Medium Force Shaker

> Switching Power Amplifier 8 - 56 kVA LDS SPA-K

> Vibration control system LDS LASER USB

> Head expanders and thermal barriers

> General-purpose Triaxial CCLD Accelerometers with TEDS Type 4535-B

品質向上と信頼性に対する消費者の要求に促され、世界中の自動車メーカーが耳障りな騒音に対して広範囲に試験を実施しています。異音(BSR)試験は、自動車の部品とインテリアが耐久性があり、騒音がなく、快適な乗車ができることを保証します。計器盤、サイドミラー、インテリアなどのアセンブリと部品とが試験されます。多くの場合、OEMや1次サプライヤは自動車構造物の4分の1から2分の1の、できるだけ大きなアセンブリとして試験するよう努めています。

システム提案

試験中のペイロードによりますが、BSR試験の一般的システムには、例えば、ダッシュボードを固定するためのカスタム治具が付いたV780加振機が用いられます。加振機システムそのものに加えて、アレイベースの音源探査や音響エンジニアリング技術が異音挙動の詳細な検出、検証、改善に必要です。

> LDS 780 - Low Force Shaker

> Power Amplifier 5 kVA LDS HPA-K

> Vibration control system LDS LASER USB

> Acoustical arrays

> General-purpose Triaxial CCLD Accelerometers with TEDS Type 4535-B

> Spherical beamforming Type 8606

認定および受け入れテスト(Q&A)は、機器の設計が、組み立てや移動から発射、稼働まで、特別な目的に要求される性能見込みに適合することを確認します。

Satellite-on-shaker-Image-courtesy-of-INPE

衛星か打ち上げロケット任務かでパラメータは大きく変わるため、試験パラメータと構成も大きく異なります。例えば衛星の機械Q&A試験では、標準的な認定試験手順(QTP)は通常、標準的な受け入れ試験手順(ATP)とは異なっています。QTPはより包括的で、機械設計の認定のために、高次のエンジニアリングモデルで実施されます。一般的にこの試験には振動、衝撃、音響疲労などの環境試験が含まれ、ペイロードは振動により破損するか性能を評価するために破損手前で試験されます。一方、ATPは、構造物が性能仕様を満たしていることを示すために実際のフライトモデル上で実施される製造品試験です。

認定試験には以下の内容が含まれます:

  • 構造上の脆弱性を特定し、構造上の大きな動的変化が起こらないことを確認するための、V994のような大型LDS加振機上での衛星の加振を含む、ランダムと正弦掃引振動試験
  • 例えば、太陽電池パネルの分離と展開の際に起こり得る(熱)衝撃を模擬、分析する衝撃試験

LASER USBコントローラはMIL-STD-810、DEF STAN 00-35を含め、規格化された試験に対応しています。

>  LDSV994 - High Force Shaker

>  Switching Power Amplifiers 70 - 280 kVA LDS DPA-K

> Vibration controllers

> General-purpose Triaxial CCLD Accelerometers with TEDS Type 4535-B

こちらのフォームを埋めてください。ブリュエル・ケアーから回答をご連絡いたします。すでにお使いの機器に関するご質問の場合は、サポートリクエストフォームからお問合せください。

I would like to
My name is
I am from
My Company is
My phone no. is
My email is