第一章_机械振动与噪声概述.ppt

振动力学在现代科技的应用 纳米管的 1阶(A)、2阶(B)、3阶(C)振动的振型与 悬臂梁振型相同。纳米管的截面尺度约1纳米(nm) =10-3微米(?m)= 10-6毫米(mm)。 1999年Science 杂志 振动力学在现代科技的应用 纳米管振动 的幅频特性与单自由度系统特性 完全相同，且共振频率很高，达 2.4 MHz， 因此以纳米管作为振动传感器可以获得很宽 频带的传感器。 1999年Science 杂志 振动实验与测试 线性条件下，被测试的结构的振动特性是结构固有的，可以用不同的数学模型描述，但这些模型均是对结构特征值的近似表示，关键在于解决实验模型和结构实际特性之间的近似程度问题。 测试系统应包括：试验结构、激励系统、测量系统、分析系统、检测系统。 振动实验与测试 ●光测法：将机械振动转换为光信息进行测量 ●电测法：机电变换原理。 ●机械法：杠杆（相对式接触式）或惯性原理（绝对式接触式）接收并记录振动 振动测试方法如下所述。 振动实验与测试 感应式振动试验台 可进行试验的项目：冲击、正弦、正弦+随机、随机、随机+随机、实测信号模拟、冲击响应谱、瞬态捕捉。 振动实验与测试 用振机进行拱坝原体振动试验 三向六自由度（两个水平向及竖向的平动，绕三个主轴的转动共三向六个自由度）地震模拟振动台 振动实验与测试 高塔的风洞实验和振动台架实验 振动实验与测试 高层建造结构振动台模型试验 振动实验与测试 采用激振器对整车进行激励，激振器端部安装力传感器，通过安装在车架和车身上的传感器测量车辆的动力响应。 整车模拟振动试验台 振动实验与测试 军用飞机发动机齿轮在飞行过程中出现断裂。经过模态分析发现齿轮某一阶工作频率与发动机工作频率非常接近。安装在振动台上以此频率进行激励，一小时以后齿轮出现与实际工作破坏相同的裂纹， 表明是共振引起破坏。 振动实验与测试 喷气飞机全机振动试验 振动实验与测试 空调风机的振动模态实验测试实例图示 振动实验与测试 机械系统中，回转体不平衡引起的振动，往往也是一种周期性运动。例如，下图是某钢厂减速机上测得的振动信号波形(测点3)，可以近似的看作为周期信号。 某钢厂减速机振动测点布置图 振动运动学 简谐振动 简谐振动的叠加 任意周期振动的谐波分析 绪论 A 振幅：表示物体离开平衡位置的最大位移； T 周期-圆频率 简谐振动 相位角:决定振动物体在 t 时刻运动状态的重要物理量； 初相位，即t=0时的相位，表示振动物体的初始位置。 复数表示： 一般取虚部 简谐振动的速度和加速度 （1）只要位移是简谐函数，则速度和加速度也是简谐函数，而且与位移具 有相同的频率； （3）表明简谐振动的加速度与位移恒成正比而反向，即加速度始终指向 平衡位置。这是简谐振动的运动学特征。 （2）速度相位比位移相位超前 ，加速度比位移超前 简谐振动的叠加 同方向上的简谐振动：两个振动方向在同一直线方向上。这两个振动同时发生，最终表现出的振动形式就是它们综合的效果。 当两个简谐振动的频率相同时： 由此可见：合成振动仍然是一个简谐振动，其频率与原来分振动的频率相同。合成振动的振幅决定于分振动的振幅及其相位差，两个分振动同相时，相位差 = 0，则合成振动振幅等于两个振动的振幅和；两个分振动反相时，相位差 ，则合成振动振幅等于两个分振动的振幅差。 设复数 则 式中：合成振动振幅 合成振动初相位 当两个简谐振动的频率不同时，问题就比较复杂，因为这时两个分振动的相位差本身也成了时间的函数。 设t=0时，两个分振动的相位差为 。则在时间为t时，两个分振动的相位差可用下式表示。 这时，仍可应用前面的推导结果，但必须 看成是一个变量。 由此可见：合成振动的振幅A是时间t的周期函数，它将以作 为频率，在 的范围内变动。 若两个分振动的振幅相差不大，那么合成振幅按一定频率时而增大，时而减小的现象就十分明显。振幅的这种变化的现象称为“拍”，振幅从一个最小值通过最大值再到下一个最小值的时间是拍的周期T拍，其倒数就称为拍频，拍频就等于两个分振动的频率之差。 谐波分析（harmonic analysis）——把一个周期函数展开成一个富里哀级数，亦即展开成一系列简谐函数之和。 任意周期振动的谐波分析 阻尼振动 6．基准声压的大小为（ B ） A．10-5Pa