Memahami Darjah Kebebasan (DOF)
1. Definisi: Apakah Darjah Kebebasan?
Dalam konteks mekanik dan vibration analysis, Darjah Kebebasan (DOF) merujuk kepada bilangan koordinat bebas yang diperlukan untuk menerangkan sepenuhnya kedudukan dan orientasi sesuatu objek atau sistem dalam ruang. Ringkasnya, ini ialah bilangan cara berbeza yang boleh digerakkan oleh sistem.
Konsep DOF adalah asas untuk memahami bagaimana sistem kompleks bergetar, kerana ia menentukan bilangan frekuensi semula jadi dan mod membentuk sistem yang akan ada.
2. Contoh Mudah DOF
- Sistem Ijazah Kebebasan Tunggal (SDOF): Ini adalah sistem getaran yang paling mudah, sering digambarkan sebagai satu jisim yang disambungkan kepada spring dan peredam. Jisim ini hanya boleh bergerak dalam satu arah (cth, naik dan turun). Oleh itu, ia mempunyai satu darjah kebebasan. Sistem SDOF hanya mempunyai satu frekuensi semula jadi.
- Sistem Dua Darjah Kebebasan: Bayangkan dua jisim bersambung antara satu sama lain dan ke titik tetap dengan spring. Setiap jisim boleh bergerak secara bebas. Untuk menerangkan sistem, anda perlu mengetahui kedudukan jisim pertama dan kedudukan jisim kedua. Oleh itu, ia mempunyai dua darjah kebebasan dan akan mempunyai dua frekuensi semula jadi yang berbeza.
3. DOF dalam Struktur Dunia Sebenar
Objek ringkas, kecil dan tegar di ruang bebas mempunyai enam darjah kebebasan:
- Terjemahan sepanjang paksi X (cth, ke hadapan/belakang)
- Terjemahan sepanjang paksi Y (cth, kiri/kanan)
- Terjemahan sepanjang paksi Z (cth, atas/bawah)
- Putaran mengenai paksi-X (Roll)
- Putaran mengenai paksi-Y (Pitch)
- Putaran mengenai paksi Z (Yaw)
Mesin dan struktur dunia sebenar bukanlah badan tegar yang mudah; ia adalah sistem berterusan yang terdiri daripada zarah yang saling berkaitan yang tidak terkira banyaknya. Secara teorinya, sistem berterusan seperti rasuk keluli atau selongsong mesin mempunyai bilangan darjah kebebasan yang tidak terhingga.
4. Implikasi Praktikal untuk Analisis Getaran
Hakikat bahawa mesin sebenar mempunyai bilangan darjah kebebasan yang sangat besar (tidak terhingga berkesan) mempunyai akibat kritikal: mereka mempunyai bilangan frekuensi semula jadi yang sangat besar dan bentuk mod yang sepadan.
- Berbilang Resonans: Mesin bukan sahaja mempunyai satu frekuensi semula jadi; ia mempunyai banyak. Inilah sebabnya mengapa mesin mungkin berjalan lancar pada satu kelajuan tetapi mengalami a resonans masalah jika kelajuannya ditingkatkan, mengujakan frekuensi semula jadi yang lebih tinggi.
- Analisis Modal and Analisis ODS: Teknik lanjutan ini digunakan untuk mengenal pasti dan menggambarkan bentuk mod berbeza yang dikaitkan dengan pelbagai frekuensi semula jadi sistem yang kompleks. Sebagai contoh, frekuensi semula jadi pertama mungkin mod lentur yang mudah, yang kedua mungkin mod berpusing, dan seterusnya.
- Analisis Elemen Terhingga (FEA): Dalam fasa reka bentuk, jurutera menggunakan model komputer (FEA) untuk meramalkan frekuensi semula jadi dan bentuk mod struktur. Dalam FEA, struktur berterusan dipecahkan kepada bilangan terhingga elemen yang lebih kecil (jaringan). Proses ini mendiskrisikan sistem, mengurangkannya daripada bilangan DOF yang tidak terhingga kepada nombor yang sangat besar tetapi terhingga, yang kemudiannya boleh diselesaikan oleh komputer.
Walaupun penganalisis getaran dalam bidang biasanya tidak mengira bilangan DOF, memahami konsep adalah kunci untuk menghargai sebab mesin boleh mempunyai pelbagai isu resonans dan sebab alat lanjutan seperti analisis modal kadangkala diperlukan untuk menyelesaikan masalah getaran yang kompleks.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 