Passivevaimennus

Passivevaimennus (passiivinen vaimennus) tarkoittaa järjestelmän värähtelyn energiankulutusta ilman ulkoista tehoa tai aktiivista ohjausta. Vaimennus toteutuu rakenteiden ja materiaalien ominaisuuksien kautta siten, että osa värähtelyn energiasta muuttuu lämmöksi tai muuksi ei-palautuvaksi energiaksi.

Mekanismit koostuvat useista keinoista. Viskoosivaimennus käyttää nesteen tai kaasun tarjoamaa vastusta (dashpotit), jolloin liike aiheuttaa energiankulutusta. Hysteresis-tyyppinen vaimennus syntyy viskoelastisissa materiaaleissa ja niiden hysteresis-käyrästä. Kitkävaiheisiin perustuva vaimennus johtuu liukumisesta ja Coulomb-tyyppisestä kitkasta. Energiasta osa voi myös kadota rakenteen ympäristöön radiatiivisesti tai rakenteiden sisäisen vuorovaikutuksen kautta. Käytännön ratkaisuja ovat esimerkiksi jäykät tai pehmeät kumikaapelit, viskoelastiset levyt sekä öljy- tai ilmanjärjestelmät.

Sovellukset kattavat muun muassa rakennukset ja sillat, joissa passiiviset vaimennusjärjestelmät vähentävät värinöitä ja iskupiikkejä sekä parantavat käyttömukavuutta. Autoteollisuudessa käytetään iskunvaimentimia sekä muita passiivisia vaimennusmekanismeja. Myös koneissa, laitteissa ja akustisessa suunnittelussa vaimennusmateriaalit pienentävät värähtelyä ja ääntä.

Ominaisuudet ja suunnittelu ovat usein kiinteitä: passiivinen vaimennus ei säädellyä itseään, joten taajuusvaste ja vaimennusaste ovat suunnitteluvaiheessa määriteltyjä. Etuja ovat yksinkertaisuus, luotettavuus ja alhainen ylläpito; rajoituksena on rajoitettu taajuusalue sekä lämpötilan ja kulumisen vaikutus. Suunnittelussa käytetään damping-kerrointa ζ ja Q-lukua (Q ≈ 1/(2ζ) yksinkertaisessa järjestelmässä), sekä mittauksia kuten vapaan värähtelyn hiipumisen logaritmista dekrementtiä.