خستگی ارتعاش

خستگی (فرسودگی) ارتعاش. خستگی لرزش یک اصطلاح در مهندسی مکانیک است که خستگی ماده را توصیف می کند و ناشی از لرزش اجباری طبیعت ماده است. یک سازه برانگیخته با توجه به حالت های دینامیکی طبیعی خود پاسخ می دهد که منجر به فشار استرس پویا در نقاط مواد می شود. [ ۱] بنابراین روند خستگی مادی تا حد زیادی توسط شکل پروفایل تحریک و پاسخی که تولید می کند اداره می شود. از آنجا که پروفایل های برانگیختگی و پاسخ ترجیحاً در حوزه فرکانس مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند، استفاده از روش های ارزیابی عمر خستگی، که می توانند بر روی داده ها در دامنه فرکانس مانند تراکم طیفی قدرت ( PSD ) کار کنند، عملی است.
بخش مهمی از تجزیه و تحلیل خستگی لرزش، تحلیل معین است که در معرض حالت های طبیعی و فرکانس ساختار ارتعاش، پیش بینی دقیق از پاسخ تنش محلی نسبت به تحریک ایجاد شده داده می شود. فقط در این صورت، هنگامی که پاسخهای تنش شناخته می شود، می توان خستگی لرزش را به خوبی توصیف کرد.
رویکرد کلاسیک تر ارزیابی خستگی شامل شمارش چرخه، استفاده از الگوریتم جریان باران ( rainflow algorithm ) و جمع بندی با استفاده از فرضیه آسیب خطی ( Palmgren - Miner linear damage hypothesis ) است که به طور مناسب مضرات چرخه مربوط را جمع می کند. هنگامی که تاریخ و زمان مشخص نیست، به علت مشخص نبودن ( random ) بار ( مثلاً ماشین در جاده با زمین دارای اصطکاک یا توربین بادی رانده شده ( wind driven turbine ) نمی توان محاسبات دقیقی بر روی چرخ ها انجام داد. تاریخ های چندگانه را می توان برای یک فرایند تصادفی ( random process ) مشخص شبیه سازی کرد، اما چنین رویه ای دست و پاگیر و از نظر محاسباتی گران است ( computationally expensive ) .
روش های لرزش - خستگی رویکرد مؤثرتری ارائه می دهد که عمر خستگی را بر اساس PSD تخمین می زند. اگز نتوان از این روش برای تخمین استفاده کرد، با رویکرد حوزه زمان ارزیابی صورت می گیرد. هنگام برخورد با بسیاری از گره ها در مواد و تجربه پاسخ های مختلف ( به عنوان مثال یک مدل در یک بسته FEM ) ، نیازی به شبیه سازی زمانی نیست و این مسئله با استفاده از روش های لرزش - خستگی، محقق می شود تا عمر خستگی را در بسیاری از نقاط روی ساختار محاسبه کرده و با خطای پایین پیش بینی کرد که احتمالاً شکست در چه موارد و نواحی رخ خواهد داد.
در یک فرایند تصادفی، دامنه نمی تواند به عنوان تابعی از زمان توصیف شود؛ زیرا ماهیت آن احتمالی است. با این حال، برخی از ویژگی های آماری را می توان از یک نمونه سیگنال استخراج کرد که نشان دهنده تحقق یک فرایند تصادفی می باشد. ویژگی مهم در زمینه خستگی لرزش، عملکرد چگالی احتمال دامنه است که توزیع آماری نقاط اوج را توصیف می کند. در حالت ایده آل، احتمال دامنه چرخه و توصیف شدت بار، می تواند به طور مستقیم نتیجه گیری شود. اما باید در نظر داشت که این امر، همواره ممکن نیست.