0绪论 振动力学课件.pptVIP

* 振动力学 主讲：杨建伟 教授 太原科技大学 机械电子工程学院 2007-9-9 教学内容 教学内容 绪 论 单自由度系统自由振动 单自由度系统受迫振动 多自由度系统的振动 振动问题的近似解法 连续体系统的振动 绪论 基本概念与学习目的 振动问题的提法 力学模型 振动及系统分类 绪论 从广义上讲，如果表征一种运动的物理量作时而增大时而减小的反复变化，就可以称这种运动为振动。 基本概念与学习目的 振动是自然界最普遍的现象之一 定义 （1）心脏的搏动、耳膜和声带的振动，（2）桥梁和建筑物在风和地震作用下的振动，（3）飞机和轮船航行中的振动，（4）机床和刀具在加工时的振动。 各种物理现象，诸如声、光、热等都包含振动 如果变化的物理量是一些机械量或力学量，例如物体的位移、速度、加速度、应力及应变等等，这种振动便称为机械振动 。 绪论 各个不同领域中的现象虽然各具特色，但往往有着相似的数学力学描述。正是在这个共性基础上，有可能建立某种统一的理论来处理各种振动问题。 振动力学 借助数学、物理、实验和计算技术，探讨各种振动现象，阐明振动的基本规律，以便克服振动的消极因素，利用其积极因素，为合理解决各种振动问题提供理论依据。 绪论 学习目的 它常常是造成机械和结构破坏和失效的直接原因 1940年美国的Tacoma Narrows吊桥 许多情况下，振动是有害的 例如： 1972年日本海南电厂的一台66万千瓦的气轮发电机组 美国第一颗人造卫星“探险者I号” ，“国际通讯卫星V号” 振动会影响精密仪器的功能，降低加工精度，加剧构件疲劳和磨损 桥梁因振动而倒塌，飞机机翼的颤振、机轮的抖振而造成事故 强烈的振动噪声而形成严重公害 绪论 学习振动力学的目的之一： 掌握振动的基本理论和分析方法，用以确定和限制振动对工程结构和机械产品的性能、寿命和安全的有害影响。 绪论 例如： 振动也有它积极的一方面，是可以利用的 学习目的 振动是通信、广播、电视、雷达等工作的基础 工业用的振动筛、振动沉桩、振动输送、地震仪等 学习振动力学的目的之二： 运用振动理论去创造和设计新型的振动设备、仪器及自动化装置 绪论 绪论 基本概念与学习目的 振动问题的提法 力学模型 振动及系统分类 绪论 振动问题的提法 通常的研究对象被称作系统 系统 （输入） 激励 （输出） 响应 它可以是一个零部件、一台机器或者一个完整的工程结构等 外部激振力等因素称为激励（输入） 系统发生的振动称为响应（输出） 绪论 第一类：已知激励和系统，求响应 第二类：已知激励和响应，求系统 第三类：已知系统和响应，求激励 系统 （输入） 激励 （输出） 响应 振动问题按这三个环节可分为三类问题 绪论 第一类：已知激励和系统，求响应 动力响应分析 主要任务在于验算结构、产品等在工作时的动力响应（如变形、位移、应力等）是否满足预定的安全要求和其它要求 。 在产品设计阶段，对具体设计方案进行动力响应验算，若不符合要求再作修改，直到达到要求而最终确定设计方案，这一过程就是所谓的振动设计。 正问题 系统 （输入） 激励 （输出） 响应 √ √ ? 绪论 第二类：已知激励和响应，求系统 系统识别，系统辨识 求系统，主要是指获得对于系统的物理参数（如质量、刚度和阻尼系数等）和系统关于振动的固有特性（如固有频率、主振型等）的认识 。 以估计物理参数为任务的叫做物理参数辨识，以估计系统振动固有特性为任务的叫做模态参数辨识或者试验模态分析 。 第一个逆问题 系统 （输入） 激励 （输出） 响应 √ √ ? 绪论 第三类：已知系统和响应，求激励 环境预测 例如：为了避免产品在公路运输中的损坏，需要通过实地行车记录汽车振动和产品振动，以估计运输过程中是怎样的一种振动环境，运输过程对于产品是怎样的一种激励，这样才能有根据地为产品设计可靠的减震包装 。 第二个逆问题 系统 （输入） 激励 （输出） 响应 √ √ ? 绪论 绪论 基本概念与学习目的 振动问题的提法 力学模型 振动及系统分类 绪论 力学模型 （1）连续系统模型 （无限多自由度系统，分布参数系统） （多自由度系统 ，单自由度系统） 数学工具：偏微分方程 振动系统三要素：质量，刚度，阻尼 质量是感受惯性（包括转动惯量）的元件，刚度是感受弹性的元件，阻尼是耗能元件。 描述振动系统的两类力学模型： （2）离散系统模型 结构参数（质量，刚度，阻尼等）在空间上连续分布 数学工具：常微分方程 结构参数为集中参量 绪论 绪论 基本概念与学习目的 振动问题的提法 力学模型 振动及系统分类 绪论 振动及系统分类 按运动微分方程的形式可分为： 描述其运动的方程为线性微分方程，