Vibrationen bezeichnen zeitlich periodische oder quasi‑periodische Bewegungen von Massen um eine Gleichgewichtslage. In der Werkstofftechnik sind sie wesentlich für das Verständnis von Ermüdung, Rissausbreitung, Dämpfung und Funktionszuverlässigkeit technischer Systeme.

Mechanische Vibrationen werden typischerweise durch Differentialgleichungen zweiter Ordnung beschrieben, wobei Steifigkeit, Masseverteilung und Dämpfung des Werkstoffs bzw. Bauteils maßgebend sind. Eigenfrequenzen und Eigenmoden bestimmen das Schwingungsverhalten; eine Übereinstimmung externer Anregungsfrequenzen mit Eigenfrequenzen führt zu Resonanzschwingungen, die lokal sehr hohe Spannungen erzeugen können.

Windinduzierte und andere strömungsinduzierte Schwingungen spielen insbesondere bei schlanken Strukturen (Rohrleitungen, Brücken, Masten) eine Rolle. Laterale Resonanzschwingungen können hier zu instabilen Querbewegungen und letztlich zum Versagen führen. Reibungsinduzierte Vibrationen, etwa bei Bremsen oder Werkzeug‑Werkstück‑Kontakten, resultieren aus der Kopplung von Kontaktmechanik, Reibgesetz und Systemdynamik und sind oft für Geräuschbildung und Oberflächenbeschädigung verantwortlich.

Im Hochfrequenzbereich werden Ultraschallvibrationen gezielt genutzt, etwa beim Ultraschallschweißen, ‑schneiden oder in zerstörungsfreien Prüfverfahren. Hier bestimmen akustische Impedanz, Dämpfung und Streuung im Werkstoff die Ausbreitung der Wellen.

Die Schwingungsrichtung (transversal, longitudinal, torsional) beeinflusst Spannungszustände, Energieeintrag und Schädigungsmechanismen. Eine präzise Charakterisierung von Vibrationen ist daher Grundlage für schwingungsarme Konstruktion, aktive bzw. passive Schwingungsdämpfung und die lebensdauergerechte Auslegung von Werkstoffen und Bauteilen.