Przesunięcie amplitudy

Rozważmy analizę odpowiedzi częstotliwościowej, która służy do badania dynamicznej odpowiedzi obiektu na zmienne w czasie obciążenia zewnętrzne, a nie tylko na obciążenie działające w jednym, statycznym momencie. W klasycznej analizie elementów skończonych przyjmuje się, że średnia wartość siły okresowej działającej na model jest równa zeru.

W rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych średnia wartość siły działającej na obiekt bardzo często nie jest dokładnie równa zeru. Aby uwzględnić ten fakt w analizie, do odpowiedzi na obciążenie zmienne dodaje się odpowiedź ustaloną, wynikającą z działania siły statycznej o odpowiedniej wartości.

Idea przesunięcia amplitudy

Siła statyczna dobierana jest w taki sposób, aby kompensować przesunięcie amplitudy, dzięki czemu okresowa siła o średniej wartości równej zeru odpowiada rzeczywistemu obciążeniu działającemu na obiekt. Takie podejście pozwala na rozdzielenie obciążenia na dwa składniki:

• obciążenie statyczne – odpowiadające średniej wartości siły,
• obciążenie okresowe – o średniej wartości równej zeru i odpowiedniej amplitudzie.

Przesunięcie amplitudy określane jest jako wartość przesunięcia okresowego, której średnia wynosi zero, natomiast amplituda zostaje przesunięta względem rzeczywistego obciążenia cyklicznego.

Przykład przesunięcia amplitudy

Dla lepszego zrozumienia można rozważyć obciążenie cykliczne zmieniające się w zakresie od 5 kgf do 25 kgf. Taki przypadek można zastąpić:

• obciążeniem okresowym o amplitudzie 10 kgf i średniej wartości 0,
• siłą statyczną o wartości 15 kgf.

Sumując odpowiedzi obiektu na oba przypadki, otrzymuje się rzeczywistą dynamiczną odpowiedź konstrukcji na obciążenie zmieniające się w zakresie od 5 kgf do 25 kgf.

Ograniczenia praktyczne przy pracy z amplitudą

Nie wszystkie komercyjnie dostępne programy MES oferują możliwość bezpośredniego uwzględniania przesunięcia amplitudy. Nawet jeśli taka funkcjonalność jest dostępna, jej poprawne wykorzystanie często wymaga dodatkowego czasu oraz doświadczenia użytkownika.