کاربرد ارتعاشات آزاد

نویسنده admin 1396/03/29 0 نظر مطالب,
کاربرد ارتعاشات آزاد

 

ارتعاشات آزاد یکی از مهم ترین مباحث در رشته مهندسی مکانیک  به خصوص گرایش جامدات می باشد که کاربرد فراوانی در تهیه مقاله های کارشناسی ارشد و پروژه های علمی دارد هم چنین کاربرد فراوانی نیز در رشته های مهندسی دیگر مانند عمران هوا و فضا و علومی مانند فیزیک و نجوم دارد  . از پر کاربردترین مواردی که در زندگی روزمره تمامی افراد وجود دارد ارتعاشات است . در حقیقت ارتعاشات شاخه‌ای از مهندسی است که با حرکات تکراری سیستم‌های مکانیکی از قطعات ماشین گرفته تا سازه‌های عظیم سر و کار دارد . ارتعاشات به تعبیری عبارتست از پاسخ تکراری ، تناوبی یا نوسانی یک سیستم مکانیکی .

 

در ادامه به توضیح مختصری در مورد ارتعاشات پرداخته شده و سعی شده است که آموزش مقدماتی در مورد ارتعاشات داده شود . 

به عنوان مثال به چند مورد از پدیده‌های ارتعاشاتی که تقریبا تمامی افراد مشاهده کرده و با آن سر و کار داشته‌اند اشاره می‌کنیم.

گاهی ارتعاشات مطلوب است . مانند موارد زیر : شدت تاب خوردن یک کودک در پارک یک حرکت ارتعاشی است .

تپش قلب انسان ناشی از ارتعاشات قلب است که با این حرکت نسبتا منظم و تناوبی خود باعث پمپ شدن خون در رگ‌ها و جریان یافتن آن می‌شود .

تارهای صوتی ما با نوسانات خود تحت فرمان مغز ما باعث تولید صداهایی می‌شوند که عامل صحبت کردن ماست .

نفس کشیدن ما نوعی حرکت ارتعاشی تناوبی است که در نتیجه‌ی آن هوا به ریه وارد و از آن خارج می‌شود و از این طریق اکسیژن مورد نیاز بدن تامین می‌شود .

پرده گوش ما با اصابت اصواتی که به آن میرسد به نوسان در می‌آید و ما پیام‌های مختلفی را از محیط خود از طریق گوش دریافت می‌کنیم .

راه رفتن و دویدن انسان در واقع نوعی حرکت ارتعاشی است که در آن پاها و دستان به صورتی آهنگین حرکت می‌کنند که نتیجه‌ی آن حفظ تعادل و حرکت پیوسته‌ی انسان است .

صدای طربناکی که از سازهای مختلف اعم از سازهای زهی ، بادی و کوبه‌ای بیرون می‌آید ناشی از ارتعاشات است .

موتور اتوموبیل و موتور سیکلت از طریق ارتعاشات منظم سیلندر درون پیستون به صورت نیروی محرکه در می‌آید و به چرخها منتقل می‌شود و باعث حرکت آن‌ها می‌شود .

جذر و مد و همچنین امواج دریا ، حرکت قمر‌ها به دور سیارات و سیارات به دور خورشید و بسیاری موارد دیگر از حرکات ارتعاشات موجود در طبیعت هستند .

ارتعاشات اما همیشه هم خوب نیست . گاهی ارتعاشات به همان اندازه که در بسیاری موارد سودمند و حیات‌بخش است ، مخرب و زیان‌آور است . در چنین شرایطی حتی الامکان باید با آن مقابله و در صورت توان باید آن‌را کنترل کرد.

 

زمین‌لرزه، طوفان و گردباد نوعی حرکت ارتعاشی هستند . پل‌ها در صورت طراحی نامناسب می‌توانند با وزش  باد در اثر ارتعاشات و پدیده‌ی رزونانس ویران شوند. (Tacoma Narrows Bridge (1940)). لاستیک ماشین می‌تواند در اثر نامیزانی و عدم بالانس بودن به سیستم تعلیق ماشین ضربه وارد کند و حتی موجب فاجعه شود. بال‌های هواپیما در اثر ارتعاشات بیش از اندازه ناشی از پدیده‌ی رزونانس می‌توانند موجب از بین رفتن آرامش پرواز شوند و در بدترین حالت فاجعه بیافرینند. ارتعاشات در برخی موارد موجب ایجاد نویز می‌شود که خود باعث از بین رفتن آرامش می‌شود . به عنوان مثال صدای ناشی از ترافیک خیابان‌‌ها و بلند شدن و نشستن هواپیما در باند فرودگاه .

 

در واقع ارتعاشات در بطن طبیعت وجود دارد و با نگاهی به چند مثالی که اشاره شد می‌توان بدون اغراق ادعا کرد که زندگی بدون ارتعاشات امکان‌پذیر نیست . بنابراین مطالعه‌ و آموزش ارتعاشات کاملا ضروری است و می تواند که کمک شایانی در ارایه پروژه های علمی بنماید . 

 

امروزه نقش ارتعاشات در صنایع مختلف از صنایع نفت و گاز و پتروشیمی گرفته تا تجهیزات دوار ، صنعت خودروسازی ، صنایع دفاعی و هوافضا ، صنایع پزش.وئئکی ، صنعت ساختمان ، تجهیزات مخابراتی و بسیاری از موارد دیگر به روشنی مشخص است و بسیاری از محققان، مهندسان و اساتید در سراسر دنیا به صورت اختصاصی به پژوهش در این زمینه‌ی بسیار مهم می‌پردازند و پروژه های فراوانی نیز با استفاده از آن در حال انجام می باشد به طوریکه بسیاری از دانشجویان نیز مقالات و پایان نامه های کارشناسی ارشد و دکترای خود را در این زمینه انجام می دهند . پژوهش‌های و پروژه های مذکور نه تنها در ابعاد ماکرو بلکه در ابعاد میکرو و نانو نیز در حال انجام است . در ژاپن به عنوان مثال با توجه به زلزله‌خیز بودن سرزمینشان ، مطالعات گسترده‌ای در این زمینه صورت گرفت و امروزه با بهره‌گیری از بلبرینگ‌ها در پی سازه‌ها ، زلزله بر ساختمان‌ها و آسمان خراش‌ها بی اثر گشته است و پروژه های فراوانی نیز در حال انجام است . در صنعت خودرو و به ویژه در آمبولانس‌ها که اثرات ارتعاشات خودرو بر بیمار بسیار حائز اهمیت است در راستای کنترل و کاهش ارتعاشات به طراحی کمک فنرهای هوشمند و تطبیقی پرداخته‌اند . در علم پزشکی با استفاده از ابزاری درمقیاس میکرو قادر به تشخیص سرطان سینه هستند. در کابل‌های برق فشار قوی برای بی‌اثر کردن ارتعاشات ناشی از وزش باد بر کابل‌ها، انواع جاذب‌های ارتعاشی طراحی و ساخته می‌شود.

 

به دلیل اهمیت این موضوع و کاربرد این مبحث در پایان نامه های کارشناسی ارشد و پژوهش های علمی سعی شده است که آموزش مختصری از این مبحث در مقاله داده شود . 

 

برای مطالعه مقاله های آموزشی دیگر می توانید با کلیک بر روی عنوان زیر به مقاله مربوطه منتقل شوید :

 

آشنایی با مواد تابعی

آشنایی با نرم افزار ESS

راهنمای نصب نرم افزار Ansys

کاربرد ارتعاشات آزاد

 

 

افزودن نظر