【共振使美国的塔科马海峡吊桥坍塌】
塔科马海峡吊桥（英语：Tacoma Narrows Bridge）是位于美国华盛顿州塔科马的两条悬索桥，也是华盛顿州16号干线的一部分。每桥长1.6公里，横跨塔科马海峡。第一条桥于1940年首度通车，但不到五个月便倒塌，其后重建及另建的新桥分别于1950年及2007年启用。第一条桥倒塌的原因，是因为其桥面厚度不足，在受到强风的吹袭下引起卡门涡街，使桥身摆动；当卡门涡街的振动频率和吊桥自身的固有频率相同时，引起吊桥剧烈共振而崩塌，这次事件成为研究空气动力学卡门涡街引起建筑物共振破坏力的活教材，也被记载为20世纪最严重的工程设计错误之一。
该桥于1940年7月1日通车，但在启用后数个星期，桥面便开始出现上下摆动。有鉴及此，有关人员在支柱上安装摄录机，以便观测摆动。同时也吸引了不少驾车人士慕名而来，感受其振荡威力的刺激，一些大风的日子，其桥面摆动幅度甚至可达五英尺之多，这种共振是横向的，沿着桥面的扭曲，桥面的一端上升，另一端下降。司机在桥上驾车时可以见到另一端的汽车随着桥面的扭动一会儿消失一会儿又出现的奇观。因为这种现象的存在，当地人幽默地将大桥称为“舞动的格蒂”（Galloping Gertie）
其后桥面的波动幅度不断增加，工程人员尝试加建缆索及液压缓冲装置去试图减低波动，但不成功。在持续数个月的摆动之下，桥梁最终于同年11月7日倒塌，其过程获得全程记录。当天早上，桥面的上下摆动突然停止，取而代之的是出现左右的扭力摆动，当时有两人被困在桥上，后来也成功逃离现场，然后桥面在数分钟内陆续崩塌。
在设计机数控床结构时，必须要考虑机床实际工作中可能出现的种种状况对于加工精度造成的影响。这些状况在机床处于静止状态时往往容易被人忽略。我们今天要介绍一下共振现象对机床的影响，以及如何尽量避免这一现象的发生。
什么是共振现象？
这就是你以为的共振？
共振是一种常见的物理现象。振动的物体，每秒钟完成全振动的次数称为这种振动的频率，单位是赫兹。振动又分为自由振动（无周期性驱动力）和受迫振动（有周期性驱动力）两种类型。
物体发生无周期性驱动力的自由振动时，振动的频率是由自身的质量、几何形状、材质等因素决定的，这种振动的频率称为物体的自激振动频率。一般情况下，对同一物体而言是一个固定值。而物体在外加的周期性驱动力下做受迫振动时，振动频率就不再按照自激振动频率了，而是与驱动力的频率相同。当受迫振动中，物体受到周期性驱动力的频率与物体自身的自激振动频率相同时，将会发生共振现象，这种情况导致的结果是使物体的振动幅度远远大于非共振状态。
我国古代著名的科学笔记《梦溪笔谈》中，就记载过这样一个事例：余友人家有一琵琶，置之虚室，以管色奏双调，琵琶弦辄有声应之，奏他调则不应，宝之以为异物，殊不知此乃常理。翻译成白话文就是：我的一个朋友家中有一只琵琶，常常放置在没有人居住的空房间里。如果以吹管类乐器吹奏双调（一种曲调的名称）时，琵琶的琴弦会自动发出声音来应和。吹奏其他的曲调，就没有这种情况发生。朋友拿这只琵琶当宝贝，认为是奇异、有灵性之物，其实是不知道，这是一种常见的道理。以上提到的琵琶琴弦自动应和管乐之音，其实就是因为管乐声波的振动引起了琵琶琴弦的共振而发生的。
我们生活中也有很多共振现象的实例。例如，1831年，一队英国士兵在通过曼彻思特附近的布劳顿吊桥时，吊桥发生了倒塌；无独有偶，1849年，一对法国军队在通过昂热市曼恩河上一座大桥时，也发生了同样的悲剧。物理研究表明，这两座大桥都是因为士兵们整齐划一的脚步频率引发了共振才倒塌的。因此，今天，世界上任何一个国家的任何一只部队，无论军纪有多么严格，在通过桥梁的时候，指挥官都会下令将齐步走改为散步走，以打乱脚步频率，避免桥梁共振坍塌。
共振现象对机床加工精度的影响？
发生共振现象由于导致振动幅度加大，因此对机床的加工质量有很大的影响。
首先，共振造成的振幅过大会改变刀具和工件的正常运动轨迹，引起二者之间相对位置发生偏移。这样不仅降低了加工表面的质量和尺寸精度，使工件表面粗糙程度增加，甚至出现振动波纹，同时，由于刀具的正常切削条件被打破，也会导致刀具磨损加快，使用寿命减少。
其次，被破坏的不只是刀具。由于振幅过大导致机床各零部件之间发生松动和异常磨损，因此大大减少了机床整体的加工精度、工作效率和使用寿命。
最后，振幅过大还会带来大量不必要的噪声，对生产环境造成噪声污染，影响操作工人的工作专注度，危害他们的身心健康。
如何减少共振发生？
以铣床为例，研究发现，铣床在切削作业中，自激振动频率通常在35赫兹到55赫兹之间，即每秒完成35到55次全振动；而受迫振动的驱动力频率通常在26赫兹到66赫兹之间。由此可见，铣床通常的自激振动频率恰在受迫振动驱动力频率区间之内，导致共振现象时候发生。要想避免出现共振现象，就要使机床的自激振动频率离开驱动力频率这个区间，使其高于66赫兹或低于26赫兹。这必须通过改变机床设计结构和材料来实现。
再比如，机床在进行大件焊接时，焊接结构一般都属于薄壁机构，这也是一种容易发生共振的结构。为增加板壁的自激振动频率，以避免共振，就应该对薄壁加装加强肋结构，肋条应该选择质量轻、刚度大的材料，安装时，惯性矩要大，形心矩要小。以轻型钢结构形式和波纹板做板壁加强肋效果最好。
