|
Sprzężenie harmoniczne Sprzężenie rotacyjne - wibracyjne Interakcja płyn-struktura |
|
Sprzężenie kwantowo-mechaniczne Spektroskopia rotawibracyjna Sprzężenie wibronowe Sprzężenie kątowo- momentowe Sprzężenie skalarne |
Trzepotanie analizuje drgań elastycznych struktur w strumieniu powietrza. Elastyczna konstrukcja, taka jak skrzydło samolotu lub duży most, taki jak Millau , może wibrować z przepływu powietrza. Wynika to z prędkości samolotu lub wiatru w przypadku prac inżynierskich.
Przyczyny tych wibracji można podzielić na dwie główne rodziny:
Drgania wywołane turbulencjami wynikają z tego, że prędkość wiatru nigdy nie jest stała i ewoluuje zarówno w czasie, jak iw przestrzeni. Powoduje to niestałe siły aerodynamiczne, które mogą powodować drgania konstrukcji. W przypadku samolotu zmiana gęstości atmosfery, przez którą przechodzi maszyna, generuje podobny problem. Drgania turbulencji wywołanej stanowią istotny problem dla konstruktorów dużych zawiesiny i kabli pozostał mostów , ponieważ te struktury są bardzo elastyczne, podczas fazy budowy. Ponadto konstrukcja o skomplikowanych kształtach poddana przepływowi powietrza generuje na sobie turbulencje, które w zamian oddziałują na konstrukcję. Tak jest na przykład w przypadku zjawiska drżenia samolotów, które może ograniczać jego prędkość lotu.
Drgania wywoływane przez wir dotyczą głównie wydłużonych cylindrów i zostały zbadane szczególnie na cylindrze okrągłym. W przypadku aeroelastyczności drgania generowane przez odrywanie naprzemiennych wirów (wirów Bénarda - Von Karmana od nazwiska ich pierwszych odkrywców) rzadko są szkodliwe, nawet w przypadku rezonansu. Rzeczywiście, osiągane amplitudy drgań są bardzo silnie zależne od stosunku mas między strukturą a otaczającym ją płynem. Im większy ten stosunek, tym mniejsze amplitudy i przy aeroelastyczności stosunki masowe między konstrukcją a powietrzem są oczywiście bardzo wysokie. Nie dotyczy to konstrukcji przybrzeżnych poddanych działaniu prądów oceanicznych, w przypadku których drgania wywołane wirami są głównym problemem.
Wibracje wywołane ruchem są powodowane przez niestabilności aeroelastyczne, które są wyzwalane, gdy średnia prędkość wiatru przekracza „prędkość krytyczną”. Wyzwanie związane z badaniami i badaniami wiąże się na ogół z określeniem tej krytycznej prędkości, jeśli ona istnieje, i polega na zapewnieniu, że nigdy nie zostanie ona osiągnięta. Na przykład w przypadku samolotu ustalamy, że ta krytyczna prędkość jest większa niż prędkość osiągana przez maszynę. Podobnie w przypadku obiektu inżynierii lądowej sprawdza się, czy maksymalna prędkość wiatru podana w prognozie pogody dla miejsca instalacji pozostaje poniżej prędkości krytycznej. Podobnie jak w innych dziedzinach inżynierii, należy zastosować współczynnik bezpieczeństwa.
Istnieje kilka rodzajów niestabilności aeroelastycznych, często określanych ogólnym terminem „ unoszenie się ”:
Spławik klasyczny dotyczy generalnie elastycznych profili skrzydeł. Wynika to ze sprzężenia ruchów skręcania i zginania skrzydła, którego częstotliwości własne są modyfikowane przez siły aerodynamiczne. Jeśli częstotliwości skręcania i zginania zbiegną się dla danej prędkości wiatru, dynamika systemu stanie się niestabilna, ponieważ ruch zostanie znacznie wzmocniony i ogólnie doprowadzi do zniszczenia statku. W tym problemie podstawowa jest różnica częstotliwości drgań własnych między ruchem skręcania a ruchem zginania: im większa jest ta ostatnia, tym większa będzie prędkość krytyczna. Ta niestabilność jest również nazywana „niestabilnością pomieszania częstotliwości”.
Pływak dotyczy elastycznych konstrukcji inżynierskich, które a priori nie są tak dobrze wyprofilowane jak skrzydło samolotu. Jest to niestabilność, która dotyczy samego ruchu zginania lub samego skręcania. Siły generowane przez wiatr deformują konstrukcję. To odkształcenie modyfikuje przepływ powietrza, co z kolei modyfikuje odkształcenie i tak dalej. Powyżej prędkości krytycznej może się zdarzyć, że właściwości aerodynamiczne konstrukcji są takie, że energia tych oscylacji jest wychwytywana przez konstrukcję, która nie może jej już rozpraszać. Amplituda wibracji stopniowo rośnie. Mówi się wtedy o „niestabilności przez dodatkowe tłumienie”. Dobrze znanym przykładem jest most Tacoma, który zawalił się w 1940 roku w wyniku niestabilności skrętnej pokładu. Kiedy pływak przeciągnięty jest poddawany ruchowi zginającemu, zjawisko to nazywa się „galopem”.