ランダム振動とは

ランダム振動は、パターンに従わない振動です。 さまざまな機械システムおよび電気システムにある程度存在します。 ランダム振動を正確に予測することはできませんが、統計は振動環境に役立つ情報を生成できます。 高速道路上の車とロケットの発射は、激しいランダム振動に直面する可能性のある2つの状況です。 エンジニアは統計データを使用して、実験室でこの振動をシミュレートします。

ランダム振動挙動の特定の確率はしばしば予測できます。 たとえば、高速道路の車がランダムに垂直方向に振動している場合、地上の将来の位置を正確に知ることはできません。 ただし、自動車が特定の高さを超える可能性は予測できます。 これは、ランダムな動作が正規分布または「ベル曲線」に従うために可能です。このようなシステムの動作は、統計ツールを使用して分析できます。

統計分析は、多くの測定値の平均値などの情報を提供できます。 車の例では、地面からの平均の高さは1フィート（30.5 cm）のようになります。 十分に大きな測定サンプルでは、​​統計から標準偏差も得られます。 1つの標準偏差は、すべてのデータポイントの68.2％を含む平均値からの距離です。 車の振動試験では、高さの測定値の68.2％が平均高さの1インチ（2.54 cm）以内に収まっている場合があります。

テストデータの標準偏差が計算されると、エンジニアはこれを使用して製品を設計できます。 多くの異なる高速道路でのランダム振動条件は似ているため、統計データはかなり信頼できます。 エンジニアはこのデータを使用して、さまざまな製品設計でテストを実行するのが簡単な実験室で振動条件を再現します。

ランダムな振動が発生する別の状況は、ロケットの打ち上げです。 ロケットのペイロードは、エンジンの点火時に振動の初期スパイクを感じます。 数秒後、振動は主にモーターの燃焼によるものです。 ロケットが音速を超えた後、振動は主に衝撃波と車両への空力効果によるものです。 後で、ロケットの向きを修正する小型のスラスタによって振動が発生する可能性があります。

車と同様に、ロケットとそのペイロードは、ランダムな振動に耐えるように設計する必要があります。 エンジニアは、実験室でこれらの状態を再現できるように、振動の統計データを知る必要があります。 新しいペイロード設計をテストする必要があるたびにテストロケットを発射することは実用的ではありません。 むしろ、エンジニアは打ち上げられたロケットにセンサーを配置し、後でこのデータを使用します。