Was ist zufällige Vibration?

Zufallsvibration ist jede Schwingung, die keinem Muster folgt.Es ist in gewissem Maße in einer Vielzahl von mechanischen und elektrischen Systemen vorhanden.Obwohl zufällige Schwingung nicht genau vorhergesagt werden kann, können Statistiken nützliche Informationen für Schwingungsumgebungen generieren.Autos auf der Autobahn und Raketen starten zwei Situationen, die intensive zufällige Vibrationen ausgesetzt sind.Ingenieure verwenden statistische Daten, um diese Schwingung im Labor zu simulieren.

Bestimmte Wahrscheinlichkeiten des zufälligen Schwingungsverhaltens können häufig vorhergesagt werden.Wenn beispielsweise ein Auto auf der Autobahn in vertikaler Richtung zufällig vibriert, können seine zukünftigen Positionen über dem Boden nicht genau bekannt sein.Die Wahrscheinlichkeit, dass das Auto über einer bestimmten Höhe liegt, kann jedoch vorhergesagt werden.Dies ist möglich, weil Zufallsverhalten einer Normalverteilung oder einer „Glockenkurve“ folgt.Das Verhalten eines solchen Systems kann mit den Tools der Statistik analysiert werden.

Statistische Analyse kann Informationen wie den Durchschnittswert vieler Messungen liefern.Im Auto -Beispiel kann die durchschnittliche Höhe des Bodens etwa 30,5 cm (etwa 1 Fuß) sein.In einer ausreichend großen Messprobe können Statistiken auch Standardabweichungen ergeben.Eine Standardabweichung ist der Abstand vom Mittelwert, der 68,2% aller Datenpunkte enthält.Für den Autovibrationstest können 68,2% der Höhenmessungen innerhalb von 2,54 cm von der mittleren Höhe liegen.

Wenn die Standardabweichung von Testdaten berechnet wurde, können die Ingenieure dies zum Entwerfen von Produkten verwenden.Die zufälligen Schwingungsbedingungen für viele verschiedene Autobahnen sind ähnlich, daher sind die statistischen Daten ziemlich zuverlässig.Ingenieure verwenden diese Daten, um Schwingungsbedingungen in einem Labor zu replizieren, wo es einfacher ist, Tests an verschiedenen Produktkonstruktionen auszuführen.

Eine andere Situation, in der zufällige Schwingung erlebt, ist ein Raketenstart.Raketennutzlasten spüren eine anfängliche Vibration, wenn sich der Motor entzündet.Einige Sekunden später stammen die Schwingungen hauptsächlich aus dem motorischen Brennen.Nachdem die Rakete die Schallgeschwindigkeit übertrifft, erfolgt die Schwingung hauptsächlich von Stoßwellen und aerodynamischen Effekten auf das Fahrzeug.Später kann eine Vibration von kleineren Triebwerken ergeben, die die Ausrichtung der Rakete korrigieren.

Wie beim Auto müssen Raketen und ihre Nutzlasten so konzipiert sein, dass sie zufällige Vibrationen überleben.Ingenieure müssen die statistischen Daten der Schwingung kennen, damit sie diese Bedingungen im Labor reproduzieren können.Es wäre unpraktisch, jedes Mal eine Testrakete zu starten, wenn ein neues Nutzlastdesign getestet werden musste.Vielmehr setzen Ingenieure Sensoren auf die Raketen, die gestartet werden, und verwenden diese Daten später.