Mi az aeroelaszticitás?

Aeroelaszticitás az aerodinamikai stressz, tehetetlenség és rugalmas válaszok kölcsönhatásának tanulmányozása a fizikai struktúrákban.Az ilyen interakciók statikus és dinamikus válaszokat is eredményezhetnek.Az alkatrészek instabil dinamikus válaszai bizonyos körülmények között szerkezeti kudarchoz vezethetnek.Az aeroelaszticitást tipikusan a struktúrák tervezésével foglalkoznak, hogy stabilak legyenek, ha dinamikus légáramlásnak vannak kitéve.Ezek a szerkezetek gyakran repülőgépek, de tartalmazhatnak hidakat, szélturbinákat és más, földi alapú elemeket is.

A legtöbb anyag, beleértve a fémeket, rugalmas viselkedést mutat, amikor a külső feszültségekre reagál.Az elasztikus anyagok visszatérnek eredeti méretükhöz és alakjukhoz, ha a kritikus mennyiségnél nem deformálódnak.A deformálódás közben az alkalmazott stressz szintje szerint nyújtanak vagy zsugorodnak.A fémrugó kinyúlik, ha a szélein húzzák, de a felszabadulás után nem maradnak véglegesen deformálódnak.Valójában még a szilárd fémdarabok is így viselkednek.

Egy repülőgépben a külső aerodinamikai erők mechanikai stresszt alkalmaznak a szárnyakra és a főtestre.Az aeroelaszticitás szempontjából ez a stressz hasonló a közvetlenül az anyagra alkalmazott stresszhez, például a súlyok felhelyezéséből a repülőgépre.Erre válaszul a repülőgép szerkezete enyhén esedékes.Ez kissé megváltoztatja a sík alakját, ami viszont befolyásolja a pontos aerodinamikai stresszt.Statikus forgatókönyv szerint a repülőgép szerkezeti reakciója eléri az egyensúlyt az új aerodinamikai feszültségekkel.

Ha egy szerkezet az aerodinamikai feszültségek miatt elkezdi deformálni, akkor inertiát vagy lendületet fog elérni, mivel az alak megváltoztatására mozog.Miután eléri az új „egyensúlyi” helyzetét, nem áll azonnal leáll;Inkább túllépi ezt a pozíciót, mert tehetetlenséget szerzett.Az aerodinamikai feszültségek hajlamosak helyreállítani a szerkezetet egyensúlyi alakra, de néha oszcilláció fordulhat elő.Súrlódást vagy valamilyen csillapító erőt igényel a rezgések lassításához.Más szavakkal, a szerkezetnek egyensúlyi alakja lehet, de ha túl sok tehetetlenséget vesz fel minden alkalommal, amikor az alak felé mozog, akkor instabil egyensúlyban lesz.

Sokan szemtanúi voltak az aeroelaszticitásnak az 1940. november 7 -én, amikor a Tacoma Narrows híd az Egyesült Államok Washington államában a szél miatt rezegni kezdett.A híd természetes frekvenciája, amely ahhoz kapcsolódik, hogy a híd milyen gyorsan rezeg, hasonló volt a szél megváltoztatott irányához.Amikor ez megtörténik, a szél a híd egyre inkább rezeghet.A Tacoma Narrows híd esetében a szökött szerkezeti rezgés a híd pusztulásához vezetett.Ez az esemény az aeroelaszticitás érdeklődésének és kutatásának növekedéséhez vezetett.