Hva er aeroelastisitet?

Aeroelastisitet er studien av interaksjonen mellom aerodynamiske spenninger, treghet og elastiske responser i fysiske strukturer.Slike interaksjoner kan gi både statiske og dynamiske responser.Ustabile dynamiske responser i komponenter kan føre til strukturell svikt under visse forhold.Aeroelastisitet er vanligvis opptatt av å designe strukturer som skal være stabile når de utsettes for en dynamisk luftstrøm.Disse strukturene er ofte fly, men de kan også inkludere broer, vindmøller og andre terrestrisk baserte elementer.

De fleste materialer, inkludert metaller, viser elastisk oppførsel når du reagerer på ytre påkjenninger.Elastiske materialer vil gå tilbake til sin opprinnelige størrelse og form hvis de ikke er deformert utover en kritisk mengde.Mens de blir deformert, vil de strekke seg eller krympe i henhold til nivået av belastning.En metallfjær strekker seg ut når den trekkes i kantene, men forblir ikke permanent deformert etter at den er utgitt.Selv solide metallstykker oppfører seg faktisk på denne måten.

I et fly bruker eksterne aerodynamiske krefter mekanisk stress på vingene og hoveddelen.Når det gjelder aeroelastisitet, ligner dette stresset en stress som brukes direkte på materialet og mdash; for eksempel fra å plassere vekter på flyet.Som svar vil strukturen til flyet deformere litt på grunn.Dette vil endre formen på planet, som igjen vil påvirke den nøyaktige aerodynamiske stresset.I et statisk scenario vil flyets strukturelle respons når likevekten med de nye aerodynamiske påkjenningene.

Når en struktur begynner å deformere på grunn av aerodynamiske påkjenninger, vil den få treghet, eller fart, når den beveger seg for å endre form.Når den når sin nye "likevekt" -posisjon, stopper den ikke umiddelbart;Snarere overskyler det denne stillingen fordi den har fått treghet.Aerodynamiske påkjenninger kan ha en tendens til å gjenopprette strukturen til en likevektsform, men noen ganger kan det oppstå en svingning.Det krever friksjon eller en slags dempekraft for å bremse denne svingningen.Strukturen kan med andre ord ha en likevektsform, men hvis den plukker opp for mye treghet hver gang den beveger seg mot den formen, vil den være i en ustabil likevekt.

Mange mennesker var vitne til dette viktige aspektet av aeroelastisitet 7. november 1940, da Tacoma smalbro i den amerikanske delstaten Washington begynte å vibrere på grunn av høy vind.Den naturlige frekvensen av broen, som er relatert til hvor raskt broen vil vibrere, var tilfeldigvis lik den hastigheten vinden endret retning.Når dette skjer, kan vinden føre til at broen vibrerer mer og mer.Når det gjelder Tacoma Narrows Bridge, førte den løpende strukturelle vibrasjonen til broens ødeleggelse.Denne hendelsen førte til en økning i aeroelastisitetsinteresse og forskning.