진동의 7가지 유형: 당신이 모르는 무언가가 있을 것입니다.

1. 공명

시스템이 외부 자극을 받을 때 자극의 주파수가 시스템의 고유 주파수 중 하나에 가까울 경우 강제 진동의 진폭이 매우 커질 수 있습니다. 이를 공명이라고 합니다.

시스템에는 많은 고유 주파수가 있지만 일반적으로 낮은 범위의 주파수에 집중합니다.

물리학에서 공진이란 진동 주파수가 같은 두 물체 중 하나가 진동할 때 제3의 물체가 진동하는 현상을 말합니다.

'공명'이라는 용어는 물체가 공진 주파수에서 진동으로 인해 소리를 내는 현상을 설명하기 위해 역학에서도 사용됩니다.

예를 들어 주파수가 같은 두 개의 소리굽쇠를 서로 가까이 놓으면 하나는 진동할 때 소리를 내고 다른 하나도 진동하기 시작하여 소리를 냅니다.

2. 와류 진동

와류 진동은 평균풍의 영향을 받아 고체 주위를 흐르다가 와류가 번갈아 가며 발생하는 진동을 말합니다.

교량의 와류 진동에 대한 연구는 공기역학의 한 분야입니다.

교량의 와류 유도 진동은 진폭이 유한한 자기 여기 진동과 강제 진동 특성을 모두 갖는 진동의 한 유형입니다.

광범위한 풍속 범위 내에서 와류로 인한 주파수를 일정하게 유지하여 '락온' 현상을 일으킬 수 있습니다.

브리지 와류로 인한 공명의 유한 진폭 계산은 중요하지만 까다로운 문제입니다.

현재 교량 와류 진동 해석을 위한 종합적인 이론은 국내외적으로 완전히 개발되지 않은 상태입니다.

실제로는 반이론적 방법과 반실험적 방법을 조합하여 소용돌이 유도 공명의 진폭을 근사화하는 데 사용됩니다.

3. Flutter

플러터는 공기역학적 힘과 구조물의 탄성 및 관성 사이의 상호 작용으로 인해 발생하는 자기 여기 진동 현상을 말합니다. 이는 흐름과 구조물 사이의 결합의 결과입니다.

반면 버퍼링은 유동 분리 및 충격 경계층 간섭과 같은 불안정한 유동 조건으로 인해 발생하는 주기적인 공기역학적 힘에 대한 구조물의 강제 응답을 의미합니다.

따라서 전통적인 정의에 따르면 고전적인 플러터는 일종의 자기 흥분 진동이고 뷔페링은 강제 진동입니다.

높은 공격 각도에서 발생하는 스톨 플러터라는 현상도 있습니다.

일부 전문가들은 강한 분리 조건이 특징인 이러한 유형의 구조적 진동이 플러터 및 뷔페링과 공존한다고 생각합니다.

4. 뷔페

항공기에서의 버퍼링은 분리된 공기 흐름 또는 웨이크의 여기로 인해 항공기 구성품이 진동하는 것을 말합니다. 자연 주파수.

뷔페링의 일반적인 예 중 하나는 꼬리 날개 뷔페링으로, 꼬리가 날개, 동체 조인트 또는 기타 구성 요소의 후미에 있을 때 발생합니다. 웨이크의 교란으로 인해 꼬리가 강하게 진동합니다.

높은 각도로 접근하면 항공기는 특히 과거에 심각한 사고의 원인이 되었던 꼬리 펄럭임이 발생하기 쉽습니다.

날개는 또한 자체 공기 흐름의 분리로 인해 뷔페링을 경험할 수 있습니다. 트랜스오닉 범위에서는 충격파에 의한 경계층 분리가 뷔페링의 또 다른 중요한 원인입니다.

버퍼링은 항공기의 가용 양력 계수와 마하수에 제한을 가합니다. 버퍼링을 방지하기 위해 일반적으로 공기역학적 모양을 수정하고 꼬리, 날개, 동체 사이의 상대적 위치를 적절히 배치합니다.

버퍼링은 무작위 진동이지만 주파수 영역에서는 규칙적이며, 전력 스펙트럼의 주요 피크는 일반적으로 첫 번째 고유 진동수에 해당합니다.

뷔페식은 항공기의 구조를 즉시 손상시키지는 않지만 구조적 스트레스를 증가시켜 항공기의 피로 수명을 단축시킵니다. 또한 공기역학적 성능, 무기 시스템, 기계 및 전자 기기 및 장비는 물론 승객의 안락함에도 부정적인 영향을 미칩니다.

심한 경우 버퍼링으로 인해 조종사가 통제력을 상실하여 비행과 조종사의 안전을 위협할 수 있습니다.

따라서 뷔페는 항공기 설계에서 중요한 요소로 간주됩니다.

5. 서지

서지는 유량이 일정 수준까지 감소할 때 터빈 압축기(베인 압축기라고도 함)에서 발생하는 비정상적인 진동입니다.

터빈 컴프레서의 일종인 원심 컴프레서는 특히 서지에 취약합니다.

서지 발생은 유체 기계 및 파이프라인의 특성과 관련이 있습니다. 파이프라인 시스템의 용량이 클수록 서지는 더 강해지고 주파수는 낮아집니다.

서지는 기계 내부의 매체의 규칙적인 흐름을 방해하고 기계적 소음을 발생시키며 구성 요소의 강한 진동을 유발하고 베어링과 씰의 마모를 가속화합니다.

서지가 파이프라인, 기계 및 그 기초에 공진을 일으키면 심각한 결과를 초래할 수 있습니다.

6. 질주

갤로핑은 정사각형, 직사각형 및 기타 유사한 모양과 같이 복잡하고 불규칙한 비직선형 단면이 있는 구조물에서 발생하는 진동 유형입니다.

갤러핑의 원인은 리프트 곡선이 음의 기울기를 가지기 때문에 공기 양력에 음의 감쇠 효과가 발생하여 구조물이 외부로부터 지속적으로 에너지를 흡수하고 펄럭임과 유사한 발산 진동을 형성하기 때문입니다.

생성 메커니즘에 따라 갤러핑은 웨이크 갤러핑과 크로스 플로우 갤러핑의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

웨이크 갤로핑은 전방 구조물의 변동에 의해 하류 구조물이 통과하는 유동에 의해 여기되어 발생하는 불안정한 진동입니다. 사장교의 케이블이나 현수교의 멜빵과 같은 구조물이 웨이크 갤럽에 가장 취약합니다.

크로스 플로우 갤로핑은 양력 곡선의 음의 기울기로 인해 발생하는 발산 굽힘 자기 여기 진동입니다. 이 음의 기울기로 인해 구조물의 변위가 진동하는 동안 공력의 방향과 정렬되어 구조물이 외부로부터 지속적으로 에너지를 흡수하여 불안정한 진동이 발생합니다.

교차 흐름 질주는 일반적으로 현수교 시스템의 케이블 및 멜빵과 같이 각진 비직선 단면이 있는 유연한 경량 구조물에서 발생합니다.

또한 폭 대 높이 비율이 작은 거더 강교, 높고 유연한 장경간 사장교, 현수교 주탑, 연속 철골 교량의 주보 등 다른 구조물에서도 최대 캔틸레버 시공 단계에서 급격한 이탈이 발생할 가능성이 있습니다.

7. 소용돌이 거리

소용돌이 거리는 유체 역학에서 흔히 볼 수 있는 현상으로 자연에서 흔히 관찰됩니다.

특정 조건에서 일정한 유입 흐름이 물체 주위를 통과하면 회전 방향이 반대이고 규칙적인 배열을 가진 소용돌이가 물체의 양쪽에서 주기적으로 발생하여 비선형 작용 후 카르멘 소용돌이 거리를 형성합니다.

예를 들어 부두를 지나 물이 흐르거나 타워, 굴뚝, 전선을 지나 바람이 불면 카르멘 소용돌이 거리가 형성됩니다. 이 현상은 카르멘 소용돌이의 존재를 처음 제안한 카르멘의 이름을 따서 명명되었습니다.

중국의 저명한 기계 엔지니어인 첸 쉬센, 궈 용화이, 첸 웨이창이 모두 카르멘 연구소에서 근무했습니다.

소용돌이 거리의 교대 흘리기 주파수가 물체의 음향 정재파 주파수와 일치하면 공진이 발생합니다.

많은 산업용 예열기와 보일러는 원형 튜브로 구성되어 있으며 원형 튜브 주위를 흐르는 유체가 카르멘 와류 거리의 교대 흘림으로 인해 예열기 상자의 가스 기둥을 진동시킬 수 있습니다.

와류 거리의 교대 흘리기 주파수가 물체의 음향 정재파 주파수와 일치하면 음향 공명을 일으켜 튜브 박스가 심하게 진동할 수 있습니다. 심한 경우 예열기 튜브 박스의 진동 드럼이 불안정해지거나 파손될 수도 있습니다.

장비의 손상을 방지하기 위해 파이프 박스와 가스의 고유 주파수를 조정하여 공진을 피하고 카르멘 소용돌이 거리의 흘림 주파수와 엇갈리게 할 수 있습니다.