机械振动1绪论.ppt

机 械 振 动 目 录 机械振动 第1章 绪论 第2章 单自由度系统的自由振动 第3章 单自由度系统的强迫振动 第4章 两自由度系统的振动 第5章 多自由度系统的振动 第6章 连续系统的振动 第7章 振动的仿真 第8章 非线性振动简介 第一章 绪 论 1 机械振动 2 振动系统模型 3 激励与响应 4 振动的分类 5 振动问题及其解决方法 6 自由度 7 单位 1.1 机械振动 绪 论 振动现象 心脏的搏动、耳膜和声带的振动等 汽车、火车、飞机及机械设备的振动 家用电器、钟表的振动 地震以及声、电、磁、光的波动等等 机械振动 物体或物体系在平衡位置附近来回往复运动。 表示物体运动特征的物理量（位移、速度、加速度等）随时间增大和减少反复变化。 机械振动非常普遍。 机械振动有消极的一面、也有积极的一面。 机械振动一般被视为消极因素 振动的危害 轻则 影响乘坐的舒适性；降低机器及仪表的精度 重则 危害人体健康；引起机械设备及土木结构的破坏 但振动也有积极的一面 振动的利用 琴弦振动；振动沉桩（现4号楼的基础桩基）、振动拔桩、振动密实、振动压路机、振动给料机和振动成型机等；振动检测； 电系统的振动是通讯、广播、电视、雷达的工作基础； 机械振动的研究目的 利用振动为人类造福； 减少振动的危害。 1.2 振动系统模型 模型，就是将实际事物抽象化而得到的表达。 如，力学中的质点、刚体、梁、板、壳、 质量—弹簧系统等。 模型按系统的不同性质可分为： 1、离散系统和连续系统； 2、常参数系统和变参数系统； 3、线性系统和非线性系统； 4、确定性系统和随机系统。 1、离散系统和连续系统； a.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：质量、弹簧、阻尼 质量（包括转动惯量）模型只有惯性； 弹簧模型只有弹性，不计本身质量； 阻尼模型不具有弹性、惯性，产生阻力而耗能。 离散系统的运动方程为常微分方程. b.连续系统是由弹性体元件组成的，杆,梁,轴,板,壳. 惯性、弹性、阻尼连续分布，亦称分布参数系统. 连续系统的运动方程为偏微分方程. 2、常参数系统和变参数系统； 常参数系统：系统各特性参数不随时间变化 变参数系统：系统的特性参数随时间变化 常参数系统的运动方程为常系数微分方程. 变参数系统的运动方程为变系数微分方程. 3、线性系统和非线性系统； 线性系统：振动系统的质量不随运动参数（坐标、刚度、阻尼）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； 非线性系统：不能简化为线性系统的。 线性系统的运动方程为线性微分方程. 非线性系统的运动方程为非线性微分方程. 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函数给出； 随机系统的系统特性不能用时间的确定函数给出，只具有概率统计规律性。 确定系统的运动用确定微分方程来描述； 随机系统的运动需要用随机微分方程来描述。 一个实际系统该用哪一种简化模型，应具体分析。 分析简化模型的正确与否，必须经过科学实验或生产实践的检验。 1.3 激励与响应 激励：初始干扰、强迫力等外界因素对于系统的作用。 响应：系统在激励作用下产生的运动。 在外界的激励作用下（输入），振动系统会呈现出一定的振动响应（输出）。 二者由系统特性联系着。 激励分两大类：确定激励和随机激励。 确定激励：可用时间的确定函数来描述的激励； 如脉冲函数、阶跃函数、周期函数、简谐函数等 随机激励：不能用时间的确定函数来描述， 但它们具有一定的概率统计规律性，因而可用随机过程来描述； 响应也分两大类：确定响应和随机响应。 确定响应：响应是时间的确定函数。 根据响应的存在时间，又分为 ①瞬态响应、稳态响应； 根据响应是否有周期性，又分为： ②简谐响应、周期响应、非周期响应、混沌 1.简谐振动——运动时位移随时间按正弦或余弦规律变化。（简称为谐振动） 2.周期振动——虽然不是谐振动，但仍是周期的复杂变化。这类振动可分成几个周期可通约的简谐振动的叠加。 x＝Asinωt x 0 t x 0 t 确定性响应根据响应是否有周期性，还分为： 3.非周期振动——响应为时间的非周期函数，可以认为是若干脉冲响应的总和。 4.混沌振动——响应为时间的有界的非周期函数。 （非周期、不规则、错综复杂、不能预计、随机） 随机响应：响应为时间的随机函数，只能用概率统计的方法描述； 系统特性和激励都确定，响应才是确定的； 系统特性或激励是随机的，响应都是随机的。 1.4振动的分类 1. 确定性振动——响应是时间的确定性函数。根据响应存在时间分为暂态振动和稳态振动。 2.随机振动