Impulsanregungstechnik

Beginnen Sie damit, was ein Festkörper ist: ein Gitter aus Kugeln (den Atomen), verbunden durch Federn (den Bindungen). Die drei Materialkennwerte sind drei Dinge, die Sie damit tun können. Elastizitätsmodul E: ziehen Sie an den Enden, und die Federn dehnen sich und drücken zurück. Poissonzahl ν: beim Ziehen rücken die Seiten ein und der Stab wird dünner, und ν gibt an, wie stark (Metalle liegen nahe 0,3). Schubmodul G: schieben Sie die Oberseite zur Seite, sodass er sich neigt, und G ist der Widerstand dagegen.

Nur zwei der drei sind unabhängig, und man sieht warum. Neigen Sie ein Quadrat und beobachten Sie seine Diagonalen. Scheren heißt, die eine zu dehnen und die andere zu stauchen:

Der Schub ist also aus Dehnung (E) und der seitlichen Kopplung (ν) aufgebaut, und er führt auf die Identität G = E / 2(1+ν). Deshalb legen eine Biegenote und eine Torsionsnote zusammen ν fest.

Die Impulsanregungstechnik (IET), genormt als ASTM E1876, ist diese Kette rückwärts gelesen: Weil Steifigkeit, Masse und Form die Frequenzen bestimmen, geben die gemessenen Frequenzen die Steifigkeit zurück. Lagern Sie das Bauteil auf seinen Ruhepunkten, schlagen Sie es an und lesen Sie den Klang. Ein Biegepeak gibt E, ein Torsionspeak gibt G, und ν folgt. Für Stab, Rundstab oder Scheibe kehren die Normformeln das auf etwa 1 % um. Für jede andere Form passen wir ein Finite-Elemente-Modell Ihres realen Bauteils an, validiert auf ~0,15 % gegenüber unserem Referenzstab. Wie schnell der Ton verklingt, ist die Dämpfung. Im Labor erhöht ein innerer Riss sie, eine Eigenschaft, die wir für die Rissdetektion entwickeln.