1、渦激振動(Vortex Induced Vibration, VIV)
◆現象：渦激振動主要發生在流體(如風或水流)繞過細長結構時，例如橋梁的拉索、橋塔或其他細長構件。當流體流動形成交替脫落的渦旋時，會對結構產生周期性的壓力脈沖，如果渦旋脫落頻率接近結構固有頻率，則可能引發大幅度的自激振動。例如，風通過煙囪、水流經過橋墩時會產生渦激振動，導致煙囪或者橋墩的共振和聲音的產生。
◆原理：渦旋脫落過程中產生的非定常氣動力是引起渦激振動的根本原因。每個渦旋在離開結構表面后，會在其下游形成負壓區，隨后被下一個渦旋的正壓區取代，這種壓力波動作用于結構上，如同連續不斷地敲擊鼓面，導致結構發生共振。
◆危害：持續的渦激振動可能導致結構疲勞損傷，長期積累則會縮短結構壽命，嚴重時甚至造成結構失效和斷裂。
◆預防：預防渦激振動的主要方法包括改變結構形狀以打破誘發強烈振動的渦旋模式，增加阻尼器減少振動幅度，或者通過CFD(CFD是英文Computational Fluid Dynamics計算流體動力學的簡稱)模擬優化設計，使結構固有頻率遠離渦旋脫落頻率。
2、顫振(Flutter)
◆現象：顫振是一種嚴重的氣動彈性不穩定現象，通常發生在高速飛行器機翼或橋梁等大跨度結構中。表現為結構在風力作用下產生劇烈的自激振動，且振幅隨時間急劇增大。顫振是一種自激振動，通常發生在結構系統中。當結構受到外部激勵時，可能會出現振幅逐漸增大的振動，最終導致結構破壞。
◆原理：顫振是由空氣動力與結構彈性相互耦合導致的，當氣動載荷隨結構變形的變化速度同步增大時，形成一個正反饋循環，使得振動無法自我衰減。
◆危害：顫振若不能及時抑制，將迅速耗散結構能量，直至材料屈服，最終導致結構破壞，歷史上曾有多起因顫振而導致的飛機失事和橋梁垮塌事故。
◆預防：英文Computational Fluid Dynamics（計算流體動力學）的簡稱。
3、抖振(Buffeting)
◆現象：抖振是一種由隨機風場引起的隨機振動現象，它不像渦激振動那樣具有明顯的規律性，而是表現為不規則、無明顯頻率特征的振動。在流體中運動的物體受到隨機力的作用而產生的振動。飛機在飛行中可能會經歷抖振，這對飛行安全有著重要的影響。抖振與顫振的成因不同。前者是因為飛機升力面上的流動本身存在分離、激波附面層干擾等。后者是因為飛機結構與氣動力發生耦合，產生了自激振動。
◆原理：由于風速和風向的隨機變化，結構受到的風荷載隨之不斷變動，這種隨機載荷作用下的結構響應就是抖振。即使單次風壓波動小，但長時間累積也可能加速結構的疲勞過程。
◆危害：抖振對結構造成的損害往往是漸進性的，長期暴露在抖振環境中的橋梁可能會因為疲勞累積而出現裂縫或損壞。
◆預防：預防抖振可以通過優化結構設計，提高結構阻尼，安裝風屏障或擋風板以改善風場條件，同時進行合理的結構健康監測，及時發現并修復潛在問題。
4、馳振(Galloping)
◆現象：馳振是指特定風速和風向角條件下，結構受到局部氣動力集中效應的影響，突然發生的大幅度非線性振動。馳振是一種風致振動，常發生在細長結構如電纜、煙囪等。它是由流體的橫向流動和結構的彈性變形相互作用引起的。
◆原理：馳振的發生與流體力學中的“鎖定”機制有關，在某些特定的風況下，氣流在結構上的分布和壓力變化會形成一種強烈的瞬態推動力，促使結構進入一種強烈的擺動狀態。
◆危害：馳振一旦發生，會導致結構瞬間承受極大的應力，易于造成局部乃至整體結構的破壞。
◆預防：預防馳振需要深入了解和預測各種風況下結構的響應特性，通過修改結構外形以消除或分散可能形成局部氣動力集中的區域，或采用先進的智能控制系統來應對突發情況。
5、共振
◆現象：共振是指外界激勵的頻率接近或等于結構的自然頻率時，結構振動幅度顯著增大的現象，不僅出現在橋梁工程中，也存在于許多物理系統中。當外部激勵的頻率與物體的固有頻率相同時，物體振動幅度急劇增大的現象。例如，士兵齊步走過橋梁時，如果步伐頻率與橋梁的固有頻率相同，可能會導致橋梁共振。
◆原理：當外部激勵(如風荷載、地震波等)的頻率與結構固有頻率相吻合時，能量傳遞效率達到最大，從而導致結構振動強度急劇增大。
◆危害：共振狀態下，結構可能因過度振動而導致材料疲勞、連接失效，甚至是結構倒塌。
◆預防：預防共振的關鍵在于精確計算結構的自然頻率，并在設計階段避免這些頻率與預期的激勵頻率重合。此外，適當增加結構阻尼或使用調諧質量阻尼器(Tuned Mass Damper, TMD)可以有效抑制共振效應。
了解這些振動現象對于工程設計和結構優化非常重要。工程師們可以通過合理的設計和減振措施來避免或減少這些振動問題的發生。
振動在一些情況下也可以被利用。例如，共振可以用于樂器演奏和超聲波清洗等領域。但在其他情況下，振動可能會導致結構損壞或噪音問題。
