Qu'est-ce que des vibrations aléatoires?

La vibration aléatoire est une vibration qui ne suit pas de modèle.Il est présent dans une certaine mesure dans une grande variété de systèmes mécaniques et électriques.Bien que les vibrations aléatoires ne puissent pas être prédites exactement, les statistiques peuvent générer des informations utiles pour les environnements de vibration.Les voitures sur l'autoroute et le lancement des fusées sont deux situations qui peuvent faire face à des vibrations aléatoires intenses.Les ingénieurs utilisent des données statistiques pour simuler cette vibration en laboratoire.

Certaines probabilités de comportement de vibration aléatoire peuvent souvent être prédites.Par exemple, si une voiture sur l'autoroute vibre au hasard dans la direction verticale, ses positions futures au-dessus du sol ne peuvent pas être connues exactement.La probabilité que la voiture soit supérieure à une certaine hauteur puisse être prédite.Cela est possible car un comportement aléatoire suit une distribution normale ou une «courbe de cloche».Le comportement d'un tel système peut être analysé avec les outils des statistiques.

L'analyse statistique peut donner des informations telles que la valeur moyenne de nombreuses mesures.Dans l'exemple de la voiture, la hauteur moyenne du sol peut être quelque chose comme 1 pied (30,5 cm).Dans un échantillon suffisamment important de mesures, les statistiques peuvent également donner des écarts-types.Un écart-type est la distance de la valeur moyenne qui contient 68,2% de tous les points de données.Pour le test de vibration de la voiture, 68,2% des mesures de hauteur peuvent être à moins de 1 pouce (2,54 cm) de la hauteur moyenne.

Lorsque l'écart type des données de test a été calculé, les ingénieurs peuvent l'utiliser pour concevoir des produits.Les conditions de vibration aléatoires sur de nombreuses autoroutes différentes sont similaires, donc les données statistiques sont assez fiables.Les ingénieurs utilisent ces données pour reproduire les conditions de vibration dans un laboratoire, où il est plus facile d'exécuter des tests sur différentes conceptions de produits.

Une autre situation qui subit des vibrations aléatoires est un lancement de fusée.Les charges utiles de fusée ressentent une pointe initiale en vibration lorsque le moteur s'enflamme.Quelques secondes plus tard, les vibrations proviennent principalement de la combustion du moteur.Après que la fusée dépasse la vitesse du son, les vibrations proviennent principalement des ondes de choc et des effets aérodynamiques sur le véhicule.Plus tard, certaines vibrations peuvent résulter de propulseurs plus petits qui corrigent l'orientation de la fusée.

Comme avec la voiture, les fusées et leurs charges utiles doivent être conçues pour survivre aux vibrations aléatoires.Les ingénieurs doivent connaître les données statistiques de la vibration afin qu'ils puissent reproduire ces conditions en laboratoire.Il ne serait pas pratique de lancer une fusée de test chaque fois qu'une nouvelle conception de charge utile devait être testée.Au contraire, les ingénieurs mettent des capteurs sur les fusées qui sont lancées, puis utilisent ces données plus tard.