机械振动第1章案例.ppt

长沙洪山桥磁流变拉索减振 计算技术在飞机振动分析中的应用 飞机机翼的振动演示 计算结构动力学在振动分析中的应用 工程实际振动问题的动态演示 计算工程软件在振动分析中的应用 桥梁振动的动态演示 飞机的振动模拟 压气机的振动通过地面会影响到周围的仪器设备 缆车上装有减振器 各种形状的叠层减振器 在诺曼底桥采用了斜拉索上垂直方向布置辅助加固索(二次索)以防止斜拉索振动和非线性变形增大。 岳阳洞庭湖大桥拉索风雨振及磁流变拉索减振 振动系统模型按系统的不同性质可分为： 离散系统与连续系统 常参数系统与变参数系统 线性系统与非线性系统 确定系统与随机系统 1.2 振动系统模型 1．离散系统与连续系统 离散系统是由集中参数元件组成的，基本的集中参数元件有三种： (1)质量(包括转动惯量)模型只具有惯性。 (2)弹簧模型只具有弹性，其本身质量可以 略去不计。 (3)阻尼模型既不具有弹性，也不具有惯性。它是耗能元件，在有相对运动时产生阻力。 质量m、弹簧k 、阻尼c。 连续系统是由弹性体元件组成的，弹性体的惯性、弹性与阻尼是连续分布的，故亦称为分布参数系统。 杆、梁、轴、板、壳等 如果一个振动系统的各个特性参数（质量、刚度、阻尼系数等）都不随时间而变化，即它们不是时间的显函数，这个系统就称为常参数系统（或不变系统）。 否则，称为变参数系统(或参变系统)。 2. 常参数系统与变参数系统 3．线性系统与非线性系统 如果一个振动系统的质量不随运动参数而变化，而且系统的弹性力和阻尼力都可以简化为线性模型，则称为线性系统。 凡是不能简化为线性系统的振动系统都称为非线性系统。 4．确定系统和随机系统 确定系统的系统特性可用时间的确定性函数给出。 随机系统的系统特性不能用时间的确定性函数给出，只具有统计规律性。 简单的振动模型 汽车车身的振动模型 有限元模型图示 振动筛筛框模态分析及动态响应 有限元模型图示 一个实际振动系统，在外界激励的作用下，会呈现出一定的振动响应。这种激励就是系统的输入，响应就是输出，二者通过振动系统联系起来(如下图）。 1.3 激励与响应 一.系统激励可分为两大类 1.确定激励 可以用时间的确定函数来描述的激励属于确定激励。 2．随机激励 随机激励不能用时间的确定函数来描述，但它们具有一定的统计规律性，因而可以用随机过程来描述。 二.系统响应同样可以分为两大类 1.确定响应 系统的响应是时间的确定函数。 (1)根据响应存在时间分为： 瞬态振动的响应在较短的时间中会逐渐消失。 瞬态响应和稳态响应。 稳态振动的响应可持续充分长时间。 (2) 根据响应是否有周期性还可分为： 简谐响应，周期响应，非周期响应和混沌。 2．随机响应 系统的响应为时间的随机函数，只能用概率统计的方法描述。 无论是确定系统，还是随机系统，在随机激励的作用下，振动系统的响应一定为随机响应。 如果是随机系统，即使在确定激励的作用下，系统的响应亦是随机的。 两组天气模式是怎样分道扬镳的。两条曲线表示的初始条件仅相差0.0001。起初它们看来要重合，但不久混沌动力学特性导致独立的、十分歧异的轨线。 1961年Lorenz和Edward从几乎相同的出发点开始计算出的天气模式的差别愈来愈大，终至毫无相似之处。真是“失之毫厘，谬以千里。” 混沌中的有序窗口 Lorenz吸引子 海岸线的分形结构：放大时出现的新的湾和岬，并且仍然与实际的海岸线很相似。 树的分形赝品。用分形技术在计算机上产生的逼真、别致的树。 振动现象按系统相应的性质可分为两大类: 确定振动与随机振动。 1．对于一个确定系统，在受到确定激励时，响应也是确定的。这类振动称为确定振动。 2．对于确定系统，在受到随机激励时，系统的响应是随机的。这类振动称为随机振动。 随机振动只能用概率统计的方法来描述。 对于随机结构系统来说，无论是受到确定激励，还是随机激励，其响应均为随机的，这类振动称为随机结构(系统)振动。 1.4 振动的分类 此外，还可以按激励的控制方式分类如下所述。 1．自由振动：系统受初始激励后不再受外界 激励的振动。 2．强迫振动：系统在外界控制的激励作用下 的振动。 3．自激振动：系统在自身控制的激励作用下 的振动。 4. 参激振动： 系统自身参数变化激发的振动。 1. 振动问题 不论是确定的还是随机的振动问题，一般说来，无非是在激励