Vad är slumpvis vibration?
Slumpmässig vibration är alla vibrationer som inte följer ett mönster. Det finns i viss utsträckning i en mängd olika mekaniska och elektriska system. Även om slumpmässig vibration inte kan förutsägas exakt, kan statistik generera användbar information för vibrationsmiljöer. Bilar på motorvägen och raketer är två situationer som kan möta intensiv slumpmässig vibration. Ingenjörer använder statistiska data för att simulera denna vibration i laboratoriet.
Vissa sannolikheter för slumpmässigt vibrationsbeteende kan ofta förutsägas. Till exempel, om en bil på motorvägen vibrerar slumpmässigt i vertikal riktning, kan dess framtida positioner ovanför marken inte kännas exakt. Sannolikheten för att bilen kommer att vara över en viss höjd kan dock förutsägas. Detta är möjligt eftersom slumpmässigt beteende följer en normalfördelning eller "klockkurva." Ett sådant systems beteende kan analyseras med statistikverktygen.
Statistisk analys kan ge information som medelvärdet för många mätningar. I bilexemplet kan den genomsnittliga höjden från marken vara ungefär 30 fot (1 fot). I ett tillräckligt stort mätprov kan statistik också ge standardavvikelser. En standardavvikelse är avståndet från medelvärdet som innehåller 68,2% av alla datapunkter. För bilvibrationstestet kan 68,2% av höjdmätningarna ligga inom 2,5 cm från medelhöjden.
När standardavvikelsen för testdata har beräknats kan ingenjörer använda detta för att designa produkter. De slumpmässiga vibrationsförhållandena på många olika motorvägar är liknande, så de statistiska uppgifterna är ganska tillförlitliga. Ingenjörer använder denna information för att replikera vibrationsförhållanden i ett laboratorium, där det är lättare att utföra tester på olika produktdesign.
En annan situation som upplever slumpmässig vibration är en raketuppskjutning. Raket nyttolaster känner en initial spik i vibrationer när motorn tänds. Några sekunder senare kommer vibrationer främst från motorns brinnande. Efter att raket har överträffat ljudets hastighet kommer vibrationer främst från chockvågor och aerodynamiska effekter på fordonet. Senare kan en del vibrationer bero på mindre thrusterar som korrigerar raketens orientering.
Liksom med bilen måste raketer och deras nyttolast utformas för att överleva slumpmässiga vibrationer. Ingenjörer måste känna till de statistiska uppgifterna om vibrationerna så att de kan reproducera dessa förhållanden på laboratoriet. Det skulle vara opraktiskt att lansera en testraket varje gång en ny nyttolastkonstruktion behövs för att testas. Snarare sätter ingenjörer sensorer på raketerna som lanseras och använder sedan dessa data senare.