机械振动课程总结 课件

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大学物理机械振动和机械波ppt课件

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2024/1/26
12
03
驻波形成条件及其性质分析
Chapter
2024/1/26
13
驻波产生条件及特点描述
产生条件
两列沿相反方向传播、振幅相同、频 率相同的波叠加。
特点描述
波形不传播,能量在波节和波腹之间 来回传递,形成稳定的振动形态。
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14
驻波能量分布规律探讨
能量分布
驻波的能量主要集中在波腹处,波节处能量为零。
2024/1/26
16
04
多普勒效应原理及应用举例
Chapter
2024/1/26
17
多普勒效应定义及公式推导
2024/1/26
定义
当波源与观察者之间存在相对运动时,观察者接收到的波的频率会发生变化,这种现象 称为多普勒效应。
公式推导
设波源发射频率为f0,波速为v,观察者与波源相对运动速度为vr,则观察者接收到的 频率为f=(v±vr)/v×f0,其中“+”号表示观察者向波源靠近,“-”号表示观察者远离
Chapter
2024/1/26
25
非线性振动概念引入和分类
非线性振动定义
描述系统振动特性不满足叠加原理的振动现象。
分类
根据振动性质可分为自治、非自治、周期激励和 随机激励等类型。
与线性振动的区别
线性振动满足叠加原理,而非线性振动则不满足 。
2024/1/26
26Biblioteka 混沌理论基本概念阐述混沌定义
确定性系统中出现的内在随 机性现象。
受迫振动
物体在周期性外力作用下所发生的振动。
共振现象
当外力的频率与物体的固有频率相等时,物体的振幅达到最大的现象。

机械振动ppt课件

机械振动ppt课件

设 t 的初始位移和初始速度为:
x() x
x() x
令:
c 1b 1co 0 s ) (b 2si n 0 )(
c2b 1si n 0 )( b 2co 0 s)(
有 : x ( t) b 1 co 0 ( t s ) b 2 si 0 ( t n )
b1 x
b2
x 0
单自由度系统自由振动
固有振动或自由振动微分方程 : mxkx0
令: 0
k m
固有频率
单位:弧度/秒(rad/s)
则有 : x02x0
通解 : x(t) c 1co0 ts ) c (2sin 0 t)(Asin0(t)
c1
,
c

2
任意常数,由初始条件决定
振幅 : A c12 c22
初相位 : tg 1 c1
c2
单自由度系统自由振动
m xkx0 x02x0
0
k m
x(t) c 1co0 ts ) c (2sin 0 t)(Asin0(t)
A c12 c22
x
tg 1 c1
c2
T2/0
A
0
t
0
单自由度系统自由振动
m xkx0 x02x0
0
k m
x(t) c 1co0 ts ) c (2sin 0 t)(Asin0(t)
单自由度系统自由振动
• 线性系统的受迫振动
弹簧原长位置
令 x 为位移,以质量块的静平衡位置
m
0
静平衡位置
为坐标原点,λ为静变形。
当系统受到初始扰动时,由牛顿第
k
x
二定律,得:
m x mg k(x)

机械振动机械波复习PPT教学课件

机械振动机械波复习PPT教学课件
(2)共振曲线
(3)共振的利用和防止:利用共振的有:共 振筛、转速计、微波炉、打夯机、跳板跳水、 打秋千……;防止共振的有:机床底座、航 海、军队过桥、高层建筑、火车车厢……
[例题] 如图,四个摆的摆长分别为 l1=2m,l2= 1.5m, l3=1m, l4=0.5m,它们悬挂于同一根水 平横线上。今用周期为2s的驱动力以垂直于摆 线方向水平作用在横线上,使它们作受迫振动, 那么它们的振动稳定时
(x、y)表示x处质点某时刻的 偏离平衡位置的位移为y
描述的是某一时刻各个质点偏 离平衡位置的位移
为瞬时图象,时刻选择不同, 图象会变化,但变化中有规律
五.波的图像的应用
(1)波的传播方向和介质中质点的振动方向的关系.
y
CB x
A
a.由v判断质点的振动方向 b.由质点的振动方向判断v的方向(例4)
A、四个摆的周期相同;B、四个摆的周期不同;
C、摆3振幅最大;
答案:C
D、摆1振幅最大.
[例题] 把一个筛子用四根弹簧支起来,筛子上装一个电
动偏心轮,它每转一周,给筛子一个驱动力,这就做成
了一个共振筛。不开电动机让这个筛子自由振动时,完
成20次全振动用15s;在某电压下,电动偏心轮的转速
是88r/min。已知增大电动偏心轮的电压可以使其转速
(3)两个重要物理量
①振幅A是描述振动强弱的物理量。(注意振幅跟位移的区别, 在简谐运动的振动过程中,振幅是不变的而位移是时刻在改变 的) ②周期T是描述振动快慢的物理量。周期由振动系统本身的因 素决定,叫固有周期。T=1/f
(4)简谐运动的过程特点:
1、变化特点:抓住两条线
第一:从中间到两端:
波的图象
研究对象 研究内容

机械振动基础 ppt课件

机械振动基础  ppt课件
2. 常力只改变系统的静平衡位置,不影响系 统的固有频率、振幅和初相位,即不影响系统的振 动。在分析振动问题时,只要以静平衡位置作为坐 标原点就可以不考虑常力。
§2.3 机械系统的自由振动响应
2.3.2 自由振动的响应分析 二、有阻尼自由振动
§2.1 振动概述 2.1.1 机械振动及其分类
3. 按系统特性(自由度数目)分类: → 单自由度系统的振动; → 多自由度系统的振动; → 弹性体振动。
4. 按描述系统的微分方程分类: → 线性振动; → 非线性振动。
§2.1 振动概述 2.1.1 机械振动及其分类
5. 按振动位移的特征分类: → 扭转振动; → 直线振动。
机电设备故障诊断
机电设备故障诊断
(Remote Fault Diagnosis)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
机电设备故障诊断
第二章 机械振动基础
本章内容:
○ 振动概述 ○ 机械振动系统的建模基础 ○ 机械系统的自由振动响应 ○ 机械系统的强迫振动响应
§2.1 振动概述 “大振动”现象
坐汽车、火车、轮船时的振动,有时会使人颠簸得难受
J
D
扭振模型
n Kt J
n ——系统扭转振动的固有频率
其中, Kt ——扭转刚度 J ——转动惯量
§2.3 机械系统的自由振动响应
2.3.1 自由振动的响应分析 几点重要结论:
1. 单自由度系统的无阻尼自由振动是一种简 谐振动,其振动频率只取决于系统本身的结构特性 (因此称之为固有频率),而与初始条件无关;振动 的振幅和初相位与初始条件有关。
家里的冰箱电扇空调因振动而产生的噪音使人心烦意乱
§2.1 振动概述 “大振动”现象
印尼海啸汶川大地震美国新奥尔良唐山地震遗址 飓 风

人教物理教材《机械振动》PPT课文课件

人教物理教材《机械振动》PPT课文课件

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例2.对简谐运动的回复力公式 F kx 的理解,正确的 是( C )A.k只表示弹簧的劲度系数
B.式中的负号表示回复力总是负值 C.位移x是相对平衡位置的位移 D.回复力只随位移变化,不随时间变化
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例3.弹簧振子的振幅增大为原来的2倍时,下列说法正 确的是( C )A.周期增大为原来的2倍
类型一:钉摆
类型二:双线摆
L
类型三:圆槽摆 R
2.单摆: (4)用单摆测当地重力加速度
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3.位移方向的确定 由定义的角度:简谐运动的位移由平衡位置指向振子所在位置 由位移与回复力关系:位移与回复力方向相反
4.回复力方向的确定 由定义的角度:简谐运动的回复力总指向平衡位置; 由位移与回复力关系:位移与回复力方向相反.
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小结1
简谐运动中x、F、a、v、Ek、Ep的关系:
1.把握两个特殊位置
最大位移处,x、F、a、Ep最大,v、Ek为零;
平衡位置处,x、F、a、Ep为零,v、Ek最大.

高考总复习《物理》机械振动机械波ppt课件

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②特征:振幅最大。
[研考题考法]
[例1] [多选]一简谐振子沿 x 轴振动,平衡位置在坐标原
点。t=0 时刻振子的位移 x=-0.1 m;t=43 s 时刻 x=0.1 m; t=4 s 时刻 x=0.1 m,该振子的振幅和周期可能为 ( )
A.0.1 m,83 s
B.0.1 m,8 s
C.0.2 m,83 s
位置的位移。 4.波速与波长、周期、频率的关系式:v=Tλ =λf。 5.波的特有现象:干涉,衍射,多普勒效应。
[研考题考法] [例1] [多选](2017·浙江 11 月选考)有两列频
率相同、振动方向相同、振幅均为 A、传播方向互
相垂直的平面波相遇发生干涉。如图所示,图中实
线表示波峰,虚线表示波谷,a 为波谷与波谷相遇点,b、c 为
固有 T与振幅无关
周期
T=2π l,T与振幅、摆 g
球质量无关
[验备考能力] 1.(2019·台州月考)一个质点做简谐运动的图象
如图所示,下列说法正确的是()来自A.质点振动周期为 4 s
B.在 10 s 内质点经过的路程是 10 cm
C.在 5 s 末,速度最大,加速度最大
D.t=1.5 s 时质点的位移大小是 2 cm 解析:由题给图象知,质点振动周期为 4 s,故 A 正确。10 s=
时开始计时,那么当 t=1.2 s 时,摆球
()
A.正在做加速运动,加速度正在增大
B.正在做减速运动,加速度正在增大
C.正在做加速运动,加速度正在减小
D.正在做减速运动,加速度正在减小 解析:秒摆的周期为 2 s,则摆球正从平衡位置向左运动时
开始计时,那么当 t=1.2 s 时,摆球从平衡位置向右方最

《机械振动教学》课件

《机械振动教学》课件
质量块
质量块。质量块的质量大小和分布对系统的动态特性有 重要影响。
阻尼器
阻尼器是机械振动系统中的阻尼元件,它能够吸收和消耗 振动的能量,从而减小振动的幅值。常见的阻尼器有油阻 尼器、橡胶阻尼器等。
02
机械振动的数学模型
建立振动方程
确定振动系统的自由度
振动应用领域的拓展
航空航天领域
随着航空航天技术的不断发展,振动控制在航空航天领域的应用将得到进一步拓展,涉及结构健康监测、减振降噪等 方面的应用。
新能源领域
新能源领域如风能、太阳能等涉及到大量机械振动问题,未来振动控制将在新能源领域发挥重要作用,涉及风力发电 机组振动控制、太阳能电池板减振等领域。
混合控制法
总结词
结合主动和被动控制方法的优点,以提高振 动控制的效率和效果。
详细描述
混合控制法综合了主动和被动控制法的优点 ,既通过主动施加控制力来抵消原始振动, 又通过改变系统结构或增加阻尼来降低系统 的振动响应。这种方法可以实现更好的振动 控制效果,但同时也需要更高的成本和更复 杂的控制系统。
描述机械振动的物理量
描述机械振动的物理量包括位移、速度、加速度、角频率、周期等。这些物理 量在振动分析中具有重要意义,可以帮助我们了解振动的特性和规律。
机械振动的分类
自由振动和受迫振动
根据外界对振动系统的影响,机械振动 可分为自由振动和受迫振动。自由振动 是指系统在没有外界干扰力作用下的振 动,其振动的频率和振幅只取决于系统 本身的物理性质;受迫振动则是在外界 周期性力的作用下产生的振动,其频率 和振幅取决于外界力和系统本身的物理 性质。
振型
描述系统在不同频率下的振动形态。
模态分析
通过分析系统的模态参数,了解系统的动态特性。

机械振动培训课件

机械振动培训课件
吸振技术
通过在结构上附加振动吸收器,产生反向振动,抵消结构的振动。包 括动力吸振器、主动吸振器等。
主动控制技术
主动隔振技术
通过实时监测结构的振动,向振动源施加反向力,抑制结 构的振动。包括主动隔振支座、主动振动控制器等。
主动阻尼技术
通过实时监测结构的振动,向结构施加阻尼材料或阻尼结 构,消耗振动能量,降低结构的振动响应。包括主动阻尼 材料、主动阻尼结构等。
实验数据处理与分析
数据处理包括对实验数据进行滤波、去噪等,分析包括提取特征 、进行频谱分析等。
04
机械振动的控制技术
被动控制技术
隔振技术
通过在振动源和结构之间添加隔振装置,减少振动向结构的传递。 包括橡胶隔振支座、空气弹簧隔振器等。
缓冲技术
通过在结构上添加缓冲材料,吸收和分散振动能量,减少结构的振 动响应。包括橡胶缓冲支座、阻尼材料等。
有限元分析的步骤和方法
01
02
03
04
05
建立有限元模型 单元类型选择
整体刚度矩阵的 组集
外力计算
位移边界条件的 应用和求解
根据实际问题,建立合适 的有限元模型,包括定义 网格、定义材料属性、建 立边界条件等。
根据问题的特点,选择适 合的单元类型,如三角形 单元、四面体单元等。
通过单元刚度矩阵的集成 ,得到整体刚度矩阵。
通过建立有限元模型,可以模拟机械振动问题中的物理现象,如弹性体的振动、结构的动 力响应等。
有限元方法在机械振动分析中的优势
有限元方法可以解决许多复杂的机械振动问题,如复杂结构的振动特性分析、机械故障的 预测等。
有限元方法在机械振动分析中的局限性
有限元方法也存在一些局限性,如对网格划分的要求较高、计算量大等。
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2 特解
x1 B1 sin t x2 B2
2
2

H /K
1 2 2
2
2
2 pw 1 2 tg tg 2 2 p w 1 2 B 3)幅频曲线 特点: 1 B0
1



在1附近
Slide 6
共振振幅 4) 相频曲线 特点:
B

单自由度系统振动小结 一、自由振动 1、运动方程标准形式
x p2 x 0
p :固有频率
2、运动规律 振幅
x A sin pt
x0 A x p
2 0 2
初位相角 tg 1
px0 x0
3、自由振动频率的求法:
Slide 1
1)列运动微分方程 2)静变形法 (一般用在线位移) p 3)能量法:
x0 px0 1 pt x e x0 cos qt sin qt B0 e sin cos qt p sin cos sin qt q q B0 sin t
pt
g
T V C
U max Tmax
d T V 0 dt
s

4)瑞利法(考虑弹簧、弹性梁质量时) 4 等效刚度系数、等效质量的求法 利用能量相等。
Slide 2
I
o
K1 K1 K2 K2 m1 m2
K
mc
K
m m
Kc
m
利用变形能相等。
Slide 3

阻尼自由振动
参赛选手:****
不计阻尼时
x0 x x0 cos pt sin pt B0 sin t sin pt p p
H B0 K
1 p2 2 2 1 p 2
H p2 H 1 h B0 2 2 2 2 2 K p m p p 2
Slide 7
5、 测振原理: 位移计、加速计原理。 6、等效阻尼 cc 的计算 7、周期扰力的展开和分运移 8、任意扰力的响应公式应用 杜哈梅积分
e pt mq

t
0
p t e
'
pt '
sin q t t ' dt '
xe
pt
e pt x0 px0 sin qt x0 cos qt q mq
1
Slide 4
3 减缩率及对数减缩率 Ai 1 e pT1 A 2 T T1 ln pT1 2 1 p 1 2 c 4 阻尼比 cc cc 2 p 2 p 线位移时 m cc 2 pm 临界阻尼系数 角位移时要看 前系数。
1
H /K H 2 cp
0
1
1

2

5) 无阻尼的强迫振动 振幅
B
h H /K p 2 w2 1 2
,
2、偏心转子引起的振动, 方程, 解, 幅频曲线特点。 3、支承运动引起的振动, 微分方程, 解, 幅频曲线特点。 4、隔震原理: 主动隔振, 被动隔振( 与 的选择)
1、标准微分方程:
x 2 px p 2 x 系数
2、解:
x Ae pt sin qt
pt 振幅为 Ae
1
时运动规律为:
x0 px0 A x q
2 0
2
初相位角
qx0 tg x0 px0

t
0
p e
'
p '
sin q t ' d '
无阻尼时
1 t x0 x t x0 cos pt sin pt p sin p t d p mp 0
Slide 8
9、 简谐干扰力作用下系统响应
2 1
1 2
A
1 2
将 p 代入(1)式(或(2)式) 求出
2 将 p2 代入(1)式(或(2)式) 求出
A
或用
k11 p12 m11 1 k12
2 k11 p2 m11 2 k12
Slide 11
振型矩阵 二
A11 Q 1 A 2
2 k p m11 2 11 Kp M k21
3 频率方程
k12 0 2 k22 p m22
Slide 10
解方程求出 p1 , p 2 4 主振型
k11 p 2 m11 A1 k12 A2 0 2 k A k p m22 A2 0 21 1 22
Slide 5
三 1)微分方程:
强迫振动
1、谐扰力引起的强迫振动
pt x Ae sin qt B sin wt 运动方程:
x 2 px p x h sin wt
2
2) 强迫振动: x B sin wt
B h
p 2 w2 2 pw
Slide 9
二 自由度系统的振动(小结) 一、无阻尼系统的自由振动 1 方程
m11 M m21
2 特解:
Mx Kx 0 m12 k11 k12 K m22 k k 21 22
x1 A1 sin pt x2 A2 sin pt
2 A1 2 A2
弹性耦合、惯性耦合、主坐标
三 强迫振动
1 方程
m11 0
0 x1 k11 m22 x2 k21
k12 x1 H1 sin t k22 x2 H 2
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