Ce este vibraţia?
În forma sa cea mai simplă, vibraţia poate fi asimilată cu o mişcare oscilatorie sau cu o mişcare repetitivă a unui obiect în jurul poziţiei sale de echilibru. Poziţia de echilibru este considerată poziţia în care forţa care acţionează asupra obiectului respectiv este nulă. Acest tip de vibraţie se numeşte „mişcare a întregului corp”, în sensul că toate părţile componente ale obiectului respectiv se deplasează împreună în aceeaşi direcţie, în orice punct, în timp.
În funcţie de numărul gradelor de libertate (dof = dots of freedom) sau complexitatea geometrică a sistemului există:
a) Sisteme cu un grad de libertate (1dof)
b) Sisteme cu 2 grade de libertate (2dof)
c) Sisteme cu mai multe (n) grade de libertate (ndof):
- sistemele mecanice modelate prin FEM unde fiecare nod al reţelei prezintă maxim 6dof (rezolvare numerică)
Sisteme cu masă continuă (o infinitate de dof);
Ex: o bară de masă continuă încastrată la un capăt.
Se poate menţiona aproximarea sistemelor cu masă continuă prin metoda elementelor finite.
Mişcarea de vibraţie a unui ansamblu de componente poate fi complet descrisă ca fiind o combinaţie de mişcări individuale de şase tipuri diferite. Acestea tipuri sunt mişcări de translaţie şi de rotaţie de-a lungul şi în jurul celor trei direcţii ortogonale X, Y, şi Z. Orice mişcare complexă a unui sistem poate fi descompusă într-o combinaţie a acestor şase tipuri de mişcări simple. Vom spune deci, că un astfel de sistem are şase grade de libertate.
Să presupunem că un obiect este constrâns la un singur grad de libertate. De exemplu, un ceas cu pendul a cărui mişcare este restricţionată într-un singur plan. Prin urmare, va fi un sistem cu un singur grad de libertate. Un alt exemplu de sistem cu un singur grad de libertate este cabina unui lift care se deplasează numai sus-jos. Pe de altă parte, o navă se poate deplasa în amonte şi în aval (pe direcţia provă-pupă), în sus şi în jos, în lateral (balans babord şi tribord), sau se poate înclina faţă-spate, se poate roti în jurul axei verticale (giraţie), şi în jurul axei babord-tribord, deci are şase grade de libertate.
Vibraţia unui sistem este întotdeauna cauzată de o forţă de excitaţie. Această forţă poate fi aplicată din exteriorul sistemului, sau poate proveni din interiorul acestuia. Efectul acestei forţe, vibraţia, este complet determinată de forţa de excitaţie, direcţie, şi frecvenţă. Acesta este motivul pentru care, prin analiza vibraţiilor se pot determina forţele de excitaţie care acţionează asupra unei maşini în funcţiune. Efectul depinde de starea maşinii, iar cunoaşterea caracteristicilor vibraţiilor şi a modului de reacţie al utilajelor permite diagnosticarea defectelor şi determinarea problemelor utilajelor.