Une vibration aléatoire est une vibration qui ne suit pas un 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 vibratoires. Les voitures sur l’autoroute et le lancement de fusées sont deux situations qui peuvent faire face à d’intenses vibrations aléatoires. Les ingénieurs utilisent des données statistiques pour simuler cette vibration en laboratoire.
Certaines probabilités de comportement vibratoire aléatoire peuvent souvent être prédites. Par exemple, si une voiture sur l’autoroute vibre de manière aléatoire dans le sens vertical, ses futures positions au-dessus du sol ne peuvent pas être connues exactement. La probabilité que la voiture soit au-dessus d’une certaine hauteur, cependant, peut être prédite. Ceci est possible car le comportement aléatoire suit une distribution normale ou courbe en cloche. Le comportement d’un tel système peut être analysé avec les outils de 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 au-dessus du sol peut être quelque chose comme 1 pied (30.5 cm). Dans un échantillon suffisamment grand de mesures, les statistiques peuvent également donner des écarts types. Un écart type est la distance par rapport à 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 se situer à moins de 1 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, de sorte que 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’effectuer des tests sur différentes conceptions de produits.
Une autre situation qui subit des vibrations aléatoires est un lancement de fusée. Les charges utiles des fusées ressentent un pic initial de vibration lorsque le moteur s’allume. Quelques secondes plus tard, les vibrations proviennent principalement de la combustion du moteur. Une fois que la fusée a dépassé la vitesse du son, les vibrations sont principalement dues aux ondes de choc et aux effets aérodynamiques sur le véhicule. Plus tard, des 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 ont besoin de connaître les données statistiques de la vibration afin de pouvoir reproduire ces conditions en laboratoire. Il serait peu pratique de lancer une fusée d’essai chaque fois qu’une nouvelle conception de charge utile devait être testée. Au lieu de cela, les ingénieurs installent des capteurs sur les fusées lancées, puis utilisent ces données plus tard.