مقالات
در حال خواندن
ارتعاشات مکانیکی
0

ارتعاشات مکانیکی

توسط میلاد سکاکی۸ آذر, ۱۳۹۶

ارتعاشات به نوعی از حرکت سیستمهای دینامیکی اطلاق می شود که به صورت نوسانی صورت پذیرفته و حرکت در یک پریود زمانی تکرار شود.لرزش یا همان ارتعاشات مکانیکی به نوعی از حرکت سیستمهای دینامیکی اطلاق می شود که به صورت نوسانی  (رفت و برگشتی) صورت پذیرفته و حرکت در یک بازه زمانی (پریود ارتعاش) تکرار شود.

این نوع حرکت را در ساده ترین شکل می توان با یک جرم و یک فنر شبیه سازی کرد. با القاء یک تغییر مکان اولیه به جرم متصل به فنر و رها کردن آن، حرکت نوسانی رخ می دهد که می توان دامنه آن را به کمک یک تابع سینوسی بیان نمود.

مفاهیم اولیه ارتعاشات

مشخصه های مهم حرکت ارتعاشی (لرزش) عبارتند از:
  •  دامنه، که معیاری از شدت ارتعاش (لرزش) است.
  • فرکانس یا تواتر، که معیاری از نرخ حرکت در واحد زمان است.
  • فاز، که توالی حرکت را نسبت به یک مرجع مشخص می سنجد.
 دامنه ارتعاش را می توان از طریق سه پارامتر مختلف بیان کرد:
  •  جابجایی
  • سرعت
  •  شتاب

جابجایی 
پارامتر اولیه دامنه که در مورد سیستم جرم و فنر، موقعیت جرم را در هر لحظه به دست می دهد.عبارتست از فاصله خطی یا زاویه ایی ذره نوسان کننده از موضع تعادل.
واحدهای اندازه گیری جابجایی:
  •  در سیستم SI:          μm
  • در سیستم اینچی:     mils که برابر یک هزارم اینچ است.
 سرعت 
 سرعت، از نظر ریاضی مشتق جابجایی است که نرخ تغییرات جابجایی در واحد زمان را نشان می دهد.
واحدهای اندازه گیری سرعت:
  •  در سیستم متری:    mm/s
  •  در سیستم اینچی:    in/s
  شتاب 
شتاب از نظر ریاضی، مشتق سرعت است و نرخ تغییرات سرعت در واحد زمان را نشان می دهد.
  واحدهای اندازه گیری شتاب:
  •  در سیستم متری:    g  و یا m/s^2
  • در سیستم اینچی:      g   و    یا ۲^in/s

ارتباط بین معادلات جابجایی،سرعت و شتاب در حرک نوسانی

وضعیت تعادل

موضعی را که در آن، به ذر ه در حال نوسان هیچ نیرویی وارد نمی شود موضع تعادل می نامند.

فاز

فاز، همیشه نسبت به یک مرجع سنجیده می شود و توالی حرکت را نسبت به آن نشان می دهد.

واحد اندازه گیری فاز درجه است.

 دوره تناوب

دوره تناوب حرکت هارمونیک عبارتست از زمان لازم برای انجام یک رفت و برگشت . یعنی یک نوسان یا چرخه کامل(شکل۲)

بسامد(فرکانس)

عبارتست از تعداد نوسان ها در واحد زمان برحسب هرتز(Hertz = 1 / s)(شکل۲)

شکل ۲(الف) دوره تناوب.شکل(ب) فرکانس

 انواع ارتعاشات

ارتعاشات آزاد و ارتعاشات واداشته (Free vibration & Forced vibration)

  • ارتعاشات آزاد
    اگر یک سیستم بعد از آشفتگی اولیه (که می تواند جابجایی اولیه و یا سرعت اولیه باشد) بدون دخالت نیروی خارجی به نوسان درآید، حرکت آن را ارتعاشات آزاد می گویند. نوسان یک آونگ ساده در اثر جابجایی اولیه آن نمونه ای از یک ارتعاش آزاد است.
  • ارتعاشات واداشته
    اگر سیستمی تحت تاثیر نیروی خارجی نوسان کند ارتعاشات آن را واداشته می گویند. لرزش موتورها و یا ژنوراتور نمونه ای از این نوع ارتعاش است.
    در این ارتعاش اگر فرکانس طبیعی سیستم با فرکانس نیروی تحریک برابر شود سیستم دچار تشدید شده و به سازه خسارت های جدی وارد می شود.

 ارتعاشات میرا و ارتعاشات نامیرا (ِDamped vibration & Undamped vibration)

  • ارتعاشات نامیرا
    اگر انرژی یک سیستم نوسانی تلف نشود حرکت آن را ارتعاشات نامیرا می گویند.
  • ارتعاشات میرا                                                                                                                                                                              اگر انرژی سیستم به هر دلیلی تلف شود ارتعاشات آن را میرا می گویند.در اغلب سیستم های فیزیکی میرایی آنقدر کوچک است که می توان از آن صرف نظر نمود، اما در حالت تشدید میرایی حائز اهمیت شده و باید آن را در نظر گرفت.

ارتعاشات خطی و ارتعشات غیر خطی (Linear and Nonlinear vibration)

  • ارتعاشات خطی
    اگر تمام اجزای یک سیستم نوسانی (فنر، جرم و میراکننده ها) به صورت خطی رفتار کنند حرکت سیستم را ارتعاشات خطی می گویند. این سیستم دارای معادلات دیفرانسیل خطی می باشد.
  • ارتعاشات غیرخطی
    اگر حتی یک کدام از این اجزا دارای رفتار خطی نباشند حرکت سیستم را ارتعاشات غیر خطی می گویند. در این حالت معدلات دیفرانسیل حرکتی سیستم غیرخطی ست.در ارتعاشات خطی اصل ترکیب در ریاضی وجود دارد اما در ارتعاشات غیر خطی روش های تحلیل تئوری برای آن ها وجود ندارد. رفتار سیستم خطی، با افزایش دامنه آنها غیرخطی می شود بنابراین اطلاع از سیستم های غیرخطی ضرورت دارد.

 ارتعاشات منظم و ارتعاشات تصادفی (Regular and Random vibrations)

  • ارتعاشات منظم
    اگر اندازه نیروی تحریک موثر بر یک سیستم نوسانی در هر لحظه مشخص بشد آن را تحریک منظم و حرکت سیستم را ارتعاشات منظم می گویند.
  • ارتعاشات تصادفی
    گاهی نیروی تحریک وارد بر یک سیستم تصادفی است و اندازه ی آن را نمی توان در یک لحظه معین تعیین کرد. ارتعاشات ناشی از تحریک تصادفی را ارتعاشات تصادفی میگوند. باد، زلزله ناهمواری جاده نمونه از این تحریک ها می باشند. در ارتعاشات تصادفی پاسخ سستم همه تصادفی بوده و فقط آن را می توان با کمیت های آماری توصیف کرد.

واکنش شما چیست؟
I like it
89%
interested
11%
Hate it
0%
What
0%
درباره نویسنده
میلاد سکاکی

دانشجوی مهندسی مکانیک