თავისუფლების ხარისხების (DOF) გაგება

1. განმარტება: რა არის თავისუფლების ხარისხები?

მექანიკის კონტექსტში და vibration analysis, თავისუფლების ხარისხები (DOF) გულისხმობს დამოუკიდებელი კოორდინატების რაოდენობას, რომელიც საჭიროა ობიექტის ან სისტემის სივრცეში პოზიციისა და ორიენტაციის სრულად აღსაწერად. მარტივად რომ ვთქვათ, ეს არის სისტემის გადაადგილების განსხვავებული გზების რაოდენობა.

DOF-ის კონცეფცია ფუნდამენტურია რთული სისტემების ვიბრაციის გასაგებად, რადგან ის განსაზღვრავს ვიბრაციების რაოდენობას. ბუნებრივი სიხშირეები და რეჟიმის ფორმები, რომლებიც სისტემას ექნება.

2. DOF-ის მარტივი მაგალითები

• თავისუფლების ერთი ხარისხის (SDOF) სისტემა: ეს არის უმარტივესი ვიბრაციული სისტემა, რომელიც ხშირად წარმოდგენილია, როგორც ერთი მასა, რომელიც დაკავშირებულია ზამბარასთან და დემპფერთან. ამ მასას შეუძლია მოძრაობა მხოლოდ ერთი მიმართულებით (მაგ., ზემოთ და ქვემოთ). ამიტომ, მას აქვს თავისუფლების ერთი ხარისხი. SDOF სისტემას აქვს მხოლოდ ერთი საკუთარი სიხშირე.
• თავისუფლების ორგრადუსიანი სისტემა: წარმოიდგინეთ ორი მასა, რომლებიც ერთმანეთთან და ზამბარებით ფიქსირებულ წერტილთან არის დაკავშირებული. თითოეულ მასას შეუძლია დამოუკიდებლად გადაადგილება. სისტემის აღსაწერად, თქვენ უნდა იცოდეთ პირველი მასის და მეორე მასის პოზიცია. ამრიგად, მას აქვს თავისუფლების ორი ხარისხი და ორი განსხვავებული ბუნებრივი სიხშირე.

3. DOF რეალურ სტრუქტურებში

თავისუფალ სივრცეში არსებულ მარტივ, პატარა, მყარ ობიექტს აქვს თავისუფლების ექვსი გრადუსი:

1. თარგმანი X ღერძის გასწვრივ (მაგ., წინ/უკან)
2. თარგმანი Y ღერძის გასწვრივ (მაგ., მარცხნივ/მარჯვნივ)
3. თარგმანი Z-ღერძის გასწვრივ (მაგ., ზემოთ/ქვემოთ)
4. როტაცია X ღერძის გარშემო (როლი)
5. როტაცია Y-ღერძის გარშემო (Pitch)
6. როტაცია Z-ღერძის გარშემო (Yaw)

რეალური სამყაროს მანქანები და სტრუქტურები არ არის მარტივი ხისტი სხეულები; ისინი უწყვეტი სისტემებია, რომლებიც შედგება უამრავი ურთიერთდაკავშირებული ნაწილაკისგან. თეორიულად, უწყვეტ სისტემას, როგორიცაა ფოლადის სხივი ან მანქანის კორპუსი, აქვს თავისუფლების ხარისხების უსასრულო რაოდენობა.

4. ვიბრაციის ანალიზის პრაქტიკული შედეგები

იმ ფაქტს, რომ რეალურ მანქანებს აქვთ თავისუფლების ხარისხების ძალიან დიდი (ფაქტობრივად უსასრულო) რაოდენობა, კრიტიკული შედეგი მოჰყვება: მათ აქვთ ბუნებრივი სიხშირეების ძალიან დიდი რაოდენობა და შესაბამისი რეჟიმის ფორმები.

• მრავალჯერადი რეზონანსები: მანქანას არ აქვს მხოლოდ ერთი ბუნებრივი სიხშირე; მას აქვს მრავალი. სწორედ ამიტომ, მანქანამ შეიძლება შეუფერხებლად იმუშაოს ერთი სიჩქარით, მაგრამ განიცადოს რეზონანსი პრობლემა, თუ მისი სიჩქარე გაიზრდება, რაც უფრო მაღალი რიგის ბუნებრივ სიხშირეს აღძრავს.
• მოდალური ანალიზი and ODS ანალიზი: ეს მოწინავე ტექნიკები გამოიყენება რთული სისტემის სხვადასხვა ბუნებრივ სიხშირეებთან დაკავშირებული სხვადასხვა რეჟიმის ფორმების იდენტიფიცირებისა და ვიზუალიზაციისთვის. მაგალითად, პირველი ბუნებრივი სიხშირე შეიძლება იყოს მარტივი მოხრის რეჟიმი, მეორე - დაგრეხვის რეჟიმი და ა.შ.
• სასრული ელემენტების ანალიზი (FEA): დიზაინის ფაზაში, ინჟინრები იყენებენ კომპიუტერულ მოდელებს (FEA) სტრუქტურის ბუნებრივი სიხშირეებისა და მოდის ფორმების პროგნოზირებისთვის. FEA-ში უწყვეტი სტრუქტურა იყოფა მცირე ელემენტების სასრულ რაოდენობად (ბადედ). ეს პროცესი ახდენს სისტემის დისკრეტიზაციას, ამცირებს მას უსასრულო რაოდენობის DEF-დან ძალიან დიდ, მაგრამ სასრულ რიცხვამდე, რომლის ამოხსნაც შემდეგ შესაძლებელია კომპიუტერის მიერ.

მიუხედავად იმისა, რომ ვიბრაციის ანალიტიკოსი, როგორც წესი, არ ითვლის ღრმულთა სიღრმისეულობის (DEF) რაოდენობას, ამ კონცეფციის გაგება მნიშვნელოვანია იმის გასაგებად, თუ რატომ შეიძლება ჰქონდეთ მანქანებს მრავალი რეზონანსული პრობლემა და რატომ არის ზოგჯერ აუცილებელი ისეთი მოწინავე ინსტრუმენტები, როგორიცაა მოდალური ანალიზი, ვიბრაციის რთული პრობლემების გადასაჭრელად.

← დაბრუნება მთავარ ინდექსზე