Колебательные процессы в объектах механических систем отражают Напряженно-деформированные состояния (НДС) возникающие в результате
- внешних воздействий (силы, моменты сил или распределенные напряжения от них)
либо
- внутренних силовых факторов (напряжений, приводящих к дефектам материала и/или конструкции/детали).
Результатом воздействия являются локальные смещения или деформации наблюдаемого объекта.
Как воздействие, так и деформации имеют энергетическую природу, поэтому степень влияния воздействий на эксплуатационные свойства объекта принято оценивать через параметры вибрации, а, в общем случае, через параметры колебаний (спектр упругих гармонических колебаний, удар, сложный упруго-пластический прцесс и т.п.).
Амплитудный анализ является элементарной приближенной усредненной оценкой НДС.
На самом деле, каждая точка наблюдаемого объекта по законам классической механики упругих сплошных сред колеблется по годографу (эллиптической траектории) на каждой частоте наблюдаемого спектра (суперпозиции) колебаний. Это относится и к напряжениям (теорема Ламэ) и к деформациям (теорема Коши).
Напряжения отображают кинетическую энергию воздействий – а деформации отображают потенциальную энергию сопротивления упругой среды этим воздействиям. Это справедливо в полном спектре наблюдаемых частот.
Сумма кинетической (Еkin) и потенциальной (Еpot) энергий и определяет уровень «возмущенности» объекта (ЕΣ) которую надо оценивать (диагностировать с точки зрения опасности эксплуатации) и устранять. В этом смысл вибродиагностики и виброналадки (балансировки).
Однако каждый процесс из спектра колебаний (спектра частот) имеет свою пространственную причину (напряжение) и своё пространственно ориентированное следствие (деформацию). И весь этот набор диагностических параметров через измеряемые 3D-компоненты связан на каждой диагностической частоте фазой (или временем).
Таким образом, путем измерения пространственно-временных (векторно-фазовых) диагностических 3D-параметров колебаний в виде спектра 4D-годографов, можно количественно оценивать степень «возмущенности» через суммарную энергию ЕΣ пропорциональную площади годографа на каждой диагностической частоте.
Исправная механическая система, функционирующая в соответствии с проектом, имеет минимальную ЕΣ и любое её превышение относительно проектных (исправных) уровней колебаний свидетельствует а патологиях (неисправностях), подлежащих диагностике. При этом, известны статистические уровни критических диагностических параметров, превышение которых опасно авариями и катастрофами..
Скачать публикацию "Wave Phase-Sensitive Transformation of 3d-Straining of Mechanical Fields"