第二节 无损检测基本理论：振动和波动讲解.pptx

02无损检测基本理论：振动和波动

2.2.1振动概念无损检测需要依存相应的媒介，如光、电磁波、弹性波等，这些媒介大多具有波动性和振动性。同时，直接诱发测试对象的振动，通过分析其时域和频域动力响应，也是一种诊断和分析结构系统特性的方法。振动概念物体在一定位置附近来回往复运动，称为振动。简谐振动是最基本的振动。振动是物质的一种运动形式，波动是振动的传播过程。振动VS波动对于连续介质，当某一质点振动时，该质点的振动能量就会传递到周围质点上，从而引起周围质点的振动。这种振动能量在介质内部的传播过程称为波动。

无损检测基本理论：振动无损检测需要依存相应的媒介，如光、电磁波、弹性波等，这些媒介大多具有波动性和振动性。同时，直接诱发测试对象的振动，通过分析其时域和频域动力响应，也是一种诊断和分析结构系统特性的方法。振动概念物体在一定位置附近来回往复运动，称为振动。简谐振动是最基本的振动。

无损检测基本理论：振动简谐振动曲线简谐振动的位移计算公式简谐运动是最基本也是最简单的机械振动。当某物体进行简谐运动时，物体所受的力跟位移成正比，并且总是指向平衡位置。它是一种由自身系统性质决定的周期性运动。

无损检测基本理论：振动a：单摆振动系统b：质量-弹簧振动系统简谐振动是最简单和最基本的振动。任何复杂的运动都可以看作若干简谐振动的合成。1.在平衡位置附近来回振动2.受回复力作用简谐振动的条件

无损检测基本理论：振动振动位移、速度、加速度之间的关系阻尼振动位移公式阻尼振动示意图

无损检测基本理论：振动振动的基本参数：（1）振幅：指振动的物理量可能达到的最大值，通常用A表示。它是表示振动的范围和强度的物理量。振幅是物体振动时离开平衡位置最大位移的绝对值，在数值上等于最大位移的大小。单位用米或厘米表示。振幅描述了物体振动幅度的大小和振动的强度。简谐振动的振幅是不变的，它是由谐振动的初始条件（初位移和初速度）决定的常数。谐振动的能量与振幅平方成正比，振幅的平方可作为谐振动强度的标志。

无损检测基本理论：振动振动的基本参数：（2）周期：粒子在往复运动过程中，其第一次开始至结束的时间称为一个周期，通常用T表示。单位为秒（s）。各种周期运动或周期变化中，物体物理量从任一状态开始发生变化，经过一个周期或周期的整数倍时间后，总是回复到开始的状态，

无损检测基本理论：振动振动的基本参数：（3）频率：单位时间内完成周期性变化的次数，通常用f表示。单位为赫兹（Hz）。频率是描述周期运动频繁程度的量。当物体的周期为T时，其频率为f=1/T，为每分钟的振动次数。

无损检测基本理论：振动振动的基本参数：（4）圆频率：也称角频率，是指2π秒内振动的次数，为描述振动快慢物理量，记作ω，单位为弧度/秒（rad/s）。圆频率与频率的关系为：ω=2πf周期、频率以及周频率的关系为:T=1/f=2π/ω

无损检测基本理论：振动振动的基本参数：（5）初相角：描述振动在起始瞬间的状态，记作?。振动过程中，速度是位移对时间的变化率；加速度是速度对时间的变化率。位移、速度、加速度都是相同频率的简谐波，加速度领先速度90°，速度领先位移90°。

无损检测基本理论：波动振动与波动示意图波动与振动有着密切的关系，振动是单个粒子的往复运动，而波动则是全体粒子的合成运动。当振源激振产生扰动后，主要以波动的形式传播，而在波动范围内的各粒子都会产生振动。振动是物质的一种运动形式，波动是振动的传播过程。对于连续介质，当某一质点振动时，该质点的振动能量就会传递到周围质点上，从而引起周围质点的振动。这种振动能量在介质内部的传播过程称为波动。

无损检测基本理论：波动波动的基本要素：（1）波长：指波在一个振动周期内传播的距离，一般用?表示。也是沿着波的传播方向，相邻两个振动位相相差2π的点之间距离。（2）波速：指单位时间内波形传播的距离，一般用v表示，单位是m/s。也是沿着波的传播方向，相邻两个振动位相相差2π的点之间距离。

无损检测基本理论：波动波动的基本要素：（3）周期：指波前进一波长的距离所需要的时间，一般用T表示。单位是s。（4）相位：描述波变化的度量，特定的时刻在它循环中位置，即是否在波峰、波谷或它们之间的某点的标度。通常以度(角度)作为单位

无损检测基本理论：波动冲击弹性波的分类：冲击弹性波用锤或电磁激振装置冲击产生，具有激振能量大、操作简单、便于频谱分析等特点，且能够直接反映材料的力学特性，是一种非常适合工程无损检测的媒介。根据其波动的传播方向与粒子的振动方向的关系，可以将其分为：（1）P波（疏密波、又叫纵波）（2）S波（又叫横波）(3)瑞利波（4）板波（5）其它波

无损检测基本理论：波动P波和S波