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振动力学Mechanical Vibration 任课教师：张耀强 几句赠言 你们年轻，朝气蓬勃，世界好比一张白纸，等着你们去做最美的画。作为老师，在赞叹你们的青春活力之余，还希望你们珍惜这青春岁月，珍惜大学时光。 激励、系统和响应三者中知道其中两者，就可以求出第三者。因此，常见的振动问题按这三个环节可分为： 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 本章结束谢谢 * * 规划与建筑学院力学系 电话 振动力学教学内容 0 绪论 第1章 单自由度线性系统的自由振动 第2章 单自由度线性系统的强迫振动 第3章 两自由度系统的振动 第4章 多自由度系统振动的基本知识 绪论 绪论 1.1 机械振动的定义及学习目的 1.2 机械振动系统 1.3 机械振动的分类 1. 1 机械振动的定义及学习目的 绪 论 从广义上讲，如果表征某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。 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 绪论 绪论 机械振动是一种特殊形式的运动。在这种运动过程中，机械 系统将围绕平衡位置作往复运动。从运动学的观点看，机械振动是指机械系统的某些物理量(位移、速度、加速度)，在某一数值附近随时间t的变化关系。 机械振动现象：汽轮发电机组、航空发动机、火箭等的振动 思考：油膜振动是机械振动吗？ - 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 -振动力学是研究机械振动的规律的一门课程。 绪论 许多情况下振动是有害的。 它常常是造成机械和结构恶性破坏和失效的直接原因。 例如： 运载工具的振动； 噪声； 机械设备以及土木结构的破坏；降低机器及仪表的精度； 日本海南电厂66千瓦的汽轮发电机组，因发生异常而全 机毁坏（ 1972年）。 美国西屋公司300MW机组等。 我国秦岭电厂200MW机组等、出口伊朗300MW机组 等事故。 绪论 振动也有可利用的一面。 琴弦振动； 振动沉桩、振动拔桩以及振动捣固； 振动压路机； 振动给料机； 振动成型机； 振动筛； 学习振动力学的目的： 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。 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 绪论 1.1 机械振动的定义及学习目的 1.2 机械振动系统 1.3 机械振动的分类 1.2 机械振动系统 可以产生机械振动的力学系统，称为机械振动系统。 机械振动系统可以是一个零部件、一台机器或者一个完整的工程结构等。 一般来说，任何具有弹性和惯性的力学系统均可以产生机械振动。 绪论 系统 （输入） 激励 （输出） 响应 振动系统的三要素：系统、激励和响应 - 把外界对振动系统的作用，称为振 动系统的激励（输入）。 系统对外界影响的反映，称为振动系统的响应（输出）。。 绪论 系 统 激 励 （输入） （输出） 响应 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，