胡海岩机械振动基础.PPT
合集下载
机械振动基础一章的PPT
![机械振动基础一章的PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/800c8ef9f524ccbff1218471.png)
模型建立起来了,实际 问题化成了数学问题。
5
1.1 概述
• 单自由度系统振动方程
实际 系统
简化系统
离散模型 连续体模型
2019年9月22日
简化系统
有限元 模型
对于振动问题的适应性强,应用范围广,
能详细给出各种数值结果,并通过图像
6
显示还可以形象地描述振动过程。
1.1 概述
• 单自由度系统振动方程
2019年9月22日
静平衡位置
29
1.2 无阻尼系统的自由振动
撞击时刻为零时刻,则 t=0 时,有:
u0
m h
u0 2gh
则自由振动振幅为 :
l/2
0
l/2
静平衡位置
2
a
u02
u0
0
2 2h
u
梁的最大扰度:
2019年9月22日
max A
• 单自由度系统
仅需一个独立坐标来描述的系统。
������ 注意:对于实际系统,当考虑问题的深度、广度
不2019年9月22日
3
1.1 概述
• 构成机械振动系统的基本元素
构成振动系统的基本元素有惯性(质量) 、恢复性(弹簧)和阻尼(阻尼器)。 惯性就是能使物体当前运动持续下去的性质。 恢复性就是能使物体位置恢复到平衡状态的性质。 阻尼就是阻碍物体运动的性质。
从能量的角度看,惯性是保持动能的元素,恢复性是 贮存势能的元素,阻尼是使能量散逸的元素。
2019年9月22日 4
1.1 概述
• 单自由度系统振动方程
2019年9月22日
分析复杂的实际问题, 发现其中的可以用数学 语言来描述的关系或规 律,把这个实际问题化 成一个数学问题,这就 称为建模。
5
1.1 概述
• 单自由度系统振动方程
实际 系统
简化系统
离散模型 连续体模型
2019年9月22日
简化系统
有限元 模型
对于振动问题的适应性强,应用范围广,
能详细给出各种数值结果,并通过图像
6
显示还可以形象地描述振动过程。
1.1 概述
• 单自由度系统振动方程
2019年9月22日
静平衡位置
29
1.2 无阻尼系统的自由振动
撞击时刻为零时刻,则 t=0 时,有:
u0
m h
u0 2gh
则自由振动振幅为 :
l/2
0
l/2
静平衡位置
2
a
u02
u0
0
2 2h
u
梁的最大扰度:
2019年9月22日
max A
• 单自由度系统
仅需一个独立坐标来描述的系统。
������ 注意:对于实际系统,当考虑问题的深度、广度
不2019年9月22日
3
1.1 概述
• 构成机械振动系统的基本元素
构成振动系统的基本元素有惯性(质量) 、恢复性(弹簧)和阻尼(阻尼器)。 惯性就是能使物体当前运动持续下去的性质。 恢复性就是能使物体位置恢复到平衡状态的性质。 阻尼就是阻碍物体运动的性质。
从能量的角度看,惯性是保持动能的元素,恢复性是 贮存势能的元素,阻尼是使能量散逸的元素。
2019年9月22日 4
1.1 概述
• 单自由度系统振动方程
2019年9月22日
分析复杂的实际问题, 发现其中的可以用数学 语言来描述的关系或规 律,把这个实际问题化 成一个数学问题,这就 称为建模。
机械振动基础知识培训PPT(86张)
![机械振动基础知识培训PPT(86张)](https://img.taocdn.com/s3/m/5d1faede9b89680203d825c5.png)
设 t 0 时 x , x 0 , v v 0 x A nconst ()
x0Asin; v0Ancos
A
x02v022 n
,tannx0
v0
PAG 15
§4-1 单自由度系统的自由振动
例4-1 如图所示,质量为m = 0.5kg的物块沿光滑斜面无初速度 滑下。当物块下落高度h = 0.1m时撞于无质量的弹簧上并与弹
x
mg
方程解表示为 xC 1co nts C 2sin n t
C1、C2为积分常数,由初始条件确定
PAG 7
§4-1 单自由度系统的自由振动
方程解表示为 xC 1co nts C 2sin n t
设A C12C2 2
tanC1
C2
l0 st
微分方程的解 xAsi nnt()
弹性力F
h
PAG 16
§4-1 单自由度系统的自由振动
⑷ 系统振动的固有频率
物块沿x轴的运动微分方程 mdd22 xtmsgink(0x)
0
mgsin
k
mdd2t2x kx
固有频率与斜面倾角β无关
固有频率 n
k 0.81000
m
0.5
PAG 12
§4-1 单自由度系统的自由振动
固有频率的确定方法:
方法一: n
k m
方法二:弹簧质量系统平衡时 mgkst
k m
g
st
n
g
st
方法三:已知系统的运动微分方程 Add2t2x Bx0
n
B A
PAG 13
§4-1 单自由度系统的自由振动
胡海岩机械振动基础第1章习题及答案.ppt
![胡海岩机械振动基础第1章习题及答案.ppt](https://img.taocdn.com/s3/m/326d5f24f12d2af90242e6bb.png)
u ( t ) a s i n ( t )
u ( t ) a c o s ( t )
两 边 平 方 , 相 加
[ a u ( t ) ] u ( t )
2 2 2 2
代 入 已 知 条 件
2 [a2 0 .0 5 ] 2 0.22 2 2 [a 0 .1 ] 2 0.082
62 5 P 5 7 . 1 7 : 图 中 简 支 梁 长 l 4 m , 抗 弯 刚 度 E I 1 . 9 6 1 0 N m , 且 k 4 . 9 1 0 N / m , m 4 0 0 k g 。
分 别 求 图 示 两 种 系 统 的 固 有 频 率 。
w
F
F/ 2
A 1 , l nn A n
ln
1 n
A 0 2 A n
1 2 n
ln
A0 An
m g g m A g c 2m k 2 m 2 m l n ( 0) n A s s n s
3 1 0 6 . 4 1 0 9 . 8 l n ( ) 6 . 9 1 ( N s / m ) 3 2 0 1 . 6 1 0 0 . 0 1
1 2 2 1 m g2 2 2 0 周 阻 尼 器 消 耗 的 能 量 k ( A A ) ( A A ) 0 n 0 n 2 2 s 1 0 9 . 8 32 32 ( ( 6 . 4 1 0 ) ( 1 . 6 1 0 ) ) 0 . 1 9 ( N M ) 2 0 . 0 1
w
F
F/ 2
F/ 2
x
3 2 F x 1 l 3 3 l w ( x ) x x E I 1 26 2 4 8
机械振动基础CH0
![机械振动基础CH0](https://img.taocdn.com/s3/m/5bef2e8cdd36a32d737581fb.png)
❖ 课程安排按自由度由简至繁 单——二(多)——无限……(大自由度)
(尽量与教学平行进行试验)
2020年9月2日9时24分
振动工程研究所
23
课程内容体系(续1)
❖ 第一章:
介绍概念,复习和在高层次上学习质点 动力学有关内容,是全课基础。
2020年9月2日9时24分
振动工程研究所
24
课程内容体系(续2)
随机振动,模态分析,动力学建 模与动态设计 (复杂本构、结构、载荷)
2020年9月2日9时24分
振动工程研究所
6
考试(察)办法
❖ 闭卷考试(约占总成绩70%) ❖ 作业(约占总成绩10%)
但缺两次作业,不允许考试。 ❖ 试验考察(约占总成绩20%) ❖ 缺席处理(缺席一次扣10分)
2020年9月2日9时24分
❖ 第二章:
介绍多自由度系统振动。引入矩阵和解 耦技术,介绍振动方程组的求解。是全课重 点。并引伸出隔振、吸振理论。
2020年9月2日9时24分
振动分析与测试
(机械振动基础)
Vibration analysis & measument in Mechanical Engineering
教材主编:胡海岩 教授
学习目的
❖目的
(1)解决机械工程中的振动问题。 核心是简化问题(基础)
(2)培养分析问题、解决问题能力。 学习创造性思维方法(迁移)
(3)为进一步深造打基础 (考研、研究生阶段学习)。
❖ 试验方案 ❖ 试验步骤 ❖ 试验仪器 ❖ 试验结果 ❖ 试验结论
理论与试验的关系
2020年9月2日9时24分
振动工程研究所
20
振动问题解决途径(综合)
(尽量与教学平行进行试验)
2020年9月2日9时24分
振动工程研究所
23
课程内容体系(续1)
❖ 第一章:
介绍概念,复习和在高层次上学习质点 动力学有关内容,是全课基础。
2020年9月2日9时24分
振动工程研究所
24
课程内容体系(续2)
随机振动,模态分析,动力学建 模与动态设计 (复杂本构、结构、载荷)
2020年9月2日9时24分
振动工程研究所
6
考试(察)办法
❖ 闭卷考试(约占总成绩70%) ❖ 作业(约占总成绩10%)
但缺两次作业,不允许考试。 ❖ 试验考察(约占总成绩20%) ❖ 缺席处理(缺席一次扣10分)
2020年9月2日9时24分
❖ 第二章:
介绍多自由度系统振动。引入矩阵和解 耦技术,介绍振动方程组的求解。是全课重 点。并引伸出隔振、吸振理论。
2020年9月2日9时24分
振动分析与测试
(机械振动基础)
Vibration analysis & measument in Mechanical Engineering
教材主编:胡海岩 教授
学习目的
❖目的
(1)解决机械工程中的振动问题。 核心是简化问题(基础)
(2)培养分析问题、解决问题能力。 学习创造性思维方法(迁移)
(3)为进一步深造打基础 (考研、研究生阶段学习)。
❖ 试验方案 ❖ 试验步骤 ❖ 试验仪器 ❖ 试验结果 ❖ 试验结论
理论与试验的关系
2020年9月2日9时24分
振动工程研究所
20
振动问题解决途径(综合)
【精品课件】机械振动基础
![【精品课件】机械振动基础](https://img.taocdn.com/s3/m/be0137a1fad6195f302ba6b1.png)
用下产生和维持的振动 参激振动 :系统本身的参数随时间周期性变化
而产生的振动 随机振动 :系统在随机激励作用下的振动
单自由度系统振动 多自由度系统振动 连续系统振动
线性振动 非线性振动
第15-1节
单自由度振动的线性化方程
单自由度系统的微振动
微振动 — 质系在它的稳定平衡位形附近的 微幅振动。也称为线性振动。
Ah
例3
以物块的静平衡
位置O为坐标原
点,建立坐标系。
受力图如图示。
物块的运动微分
方程为:
x
解
x
o
A
h
F
O
mg N
m x m gsin k(0x) x p2x 0 p40rad/s
初始条件为:x 0 0 3 .0 6 m m ,x 02 g h 1 .4 m /s
A x 0 2 x 0 2 /p 2 3 5 . 1 m m , a r c t a n ( p x 0 / x 0 ) 0 . 0 8 7 r a d
坐标原点取在静平衡位置
m xm gk(sx)
k
mxkx
mxkx0
O'
k
l0
O
s
m x l0
s
xAsin(pta)
m
x
返回
固有频率的计算方法
运动微分方程法
x p2x 0
静变形法
p k kg g
m mg s
能量法 xAsin(pt)
T1mA2p2cos2(pt) V1kA2sin2(pt)
2
2
机械振动基础
振动是工程中常见的现象 汽车在不平的路面上颠簸 发动机运转 结构物受阵风、波浪或地震的作用
而产生的振动 随机振动 :系统在随机激励作用下的振动
单自由度系统振动 多自由度系统振动 连续系统振动
线性振动 非线性振动
第15-1节
单自由度振动的线性化方程
单自由度系统的微振动
微振动 — 质系在它的稳定平衡位形附近的 微幅振动。也称为线性振动。
Ah
例3
以物块的静平衡
位置O为坐标原
点,建立坐标系。
受力图如图示。
物块的运动微分
方程为:
x
解
x
o
A
h
F
O
mg N
m x m gsin k(0x) x p2x 0 p40rad/s
初始条件为:x 0 0 3 .0 6 m m ,x 02 g h 1 .4 m /s
A x 0 2 x 0 2 /p 2 3 5 . 1 m m , a r c t a n ( p x 0 / x 0 ) 0 . 0 8 7 r a d
坐标原点取在静平衡位置
m xm gk(sx)
k
mxkx
mxkx0
O'
k
l0
O
s
m x l0
s
xAsin(pta)
m
x
返回
固有频率的计算方法
运动微分方程法
x p2x 0
静变形法
p k kg g
m mg s
能量法 xAsin(pt)
T1mA2p2cos2(pt) V1kA2sin2(pt)
2
2
机械振动基础
振动是工程中常见的现象 汽车在不平的路面上颠簸 发动机运转 结构物受阵风、波浪或地震的作用
《振动基础》PPT课件
![《振动基础》PPT课件](https://img.taocdn.com/s3/m/53fb1b8e6294dd88d0d26b88.png)
s2 n2 0
xs2est x est
通解
s1,2 in
xce 精选PPs1 Tt 1
c2es2t
44
xc1 eintc2e in t
c1co sntisinntc2co sn tisinn t
引入: b 1 c 1 c 2 ,b 2 i( c 1 c 2 )
x (t 0 ) x 0 ,x (t 0 ) x 0 x b 1 c o sn t b 2 s inn t
模型。由了机器人结构的复杂性,机器人的动力学模型也常
常很复杂,因此很难实现基于机器人动力学模型的实时控制。
精选PPT
3
3、Application
Mars e精xp选lPoPrTation
4
3、Application
Special Purpose Dex精t选eProPTus Manipulator
xAsint
T
2
1)振幅A的物理含义? 与哪些因素有关?
A
x02
x0
n
2)初始相位的物理含义 与哪些因素有关?
tg1 nx0
x0
精选PPT
47
六、单自由度扭转振动
I k
K
d精4G选PPT 32l
48
七、固有频率的计算
1)静变形法 (Static Deformation Method)
对于单自由度振动系统,当系统处于平衡时,其重力应
定系统由此发生的无阻尼自由振动。
精选PPT
54
精选PPT
22
①第i关节的有效惯量: D i i
D 11m 1m 2 l1 2m 2l2 22m 2l1l2cos2
D 22m 2l2 2
《机械振动教学》课件
![《机械振动教学》课件](https://img.taocdn.com/s3/m/fd11b44fe97101f69e3143323968011ca300f7cd.png)
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。
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。
可修改《机械振动基础》课件第一章02.ppt
![可修改《机械振动基础》课件第一章02.ppt](https://img.taocdn.com/s3/m/20634a16d5bbfd0a7856737e.png)
非齐次方程通解:
u(t)
u
(t)
u* (t )
a1
cos nt
a2
sin
nt
f0
2mn
t
cos nt
1.6 简谐激励下无阻尼系统的受迫振动
0.03
0.02
=50 rad/s, f=2sin(50t), m=10kg n
0.01
u, m
0.00
-0.01
-0.02
-0.03
0
1
2 t, s 3
4
【思考】:实际系统在共振时,其振幅会是无限大么?
U1 U2 U1
1
x2 x1
1 e2
e2 1 2 4 2
2!
U 2 4 2 2
U
2!
证毕。
STOP
复习
填空:
1. 系统阻尼比的定义是:
cc
c
cc 2 mk 2mn
2. 阻尼振动频率的定义是:d
n 1 2
3. 对数衰减率为: 2
判断对错:
1. 单自由度欠阻尼系统的自由振动具有等时性,所以是周期运动; ╳
上次课复习
填空:
1.无阻尼单自由度系统的固有频率 n
k m
其单位是 rad/s
2.无阻尼单自由度系统的固有频率 n 2 fn
3.简谐振动的三要素: 振幅 、 频率 和 初相位
上次课复习
4.两个频率不同的简谐振动的合成,如果两频率比为 有理数 时,合成 振动为周期振动.
5.单自由度无阻尼振动系统的自由振动解为:
t2
= 10rad/s, = 4% n
u = 0.0m, du(0)/dt =2.0 m/s 0
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
10
对于动力学问题,还要考虑系统的惯性和阻尼。 在有限大外力作
用的瞬间,系统只产生加速度而来不及产生位移和速度。因此,可
定义系统的质量系数 m ij,i,j1, ,N, m ij 是使系统产生加速度 uj 1 而 u i 0,ij需在第 i 个自由度上施加的力。类似地,定义阻尼
系数为 cij,i,j1, ,N,c ij 是为克服系统阻尼,使系统产生速度 u j 1 而 ui 0,ij需在第 i 个自由度上施加的力。
建立方程的重要条件是 系统的状态作用不相耦
合与系统的线性特性
12
例3.1.1 建立图示N自由度链式系统的运动微分方程
u1
u2
uN 1
uN
f1
f2
k1
k2
k3
m1
m2
fN 1
fN
kN 1
kN
mN 1
mN
解:先计算刚度矩阵
f1
m1
k1 •1
k2 •1
f2
m2 k2 •1
f1k11k1k2 f2k21k2 13
fi
ki • 0
m2
ki1 • 0
刚度矩阵为
fiki10 2iN
k1 k2
k2
0
K
0 0
k2 k2 k3
k3
0
0
0 k3 k3 k4
0 0
0
0
0
kN1 kN kN
0
0
0
kN kN
14
质量矩阵可用类似的过程得到
f1m 11 m 11m 1 fim i10 2iN m iim i, m ij0 , ij
刚度法(单位位移法)
考虑系统的弹性静力学性质。在系统各自由度上作用静力,使
系统由静平衡位置产生静位移 u j 1 而 ui 0,ij 。记这组特殊 的静力为 kij,i1, ,N,其中 k ij 是在第 i个自由度上施加的静力。 命 j1, ,N,则共有N 组这样的静力 k i,ji 1 , ,N ,j 1 , ,N,
当系统受动载荷 fi(t),i1, ,N作用时,根据上述质量系数、
阻尼系数、刚度系数的定义和达朗贝尔原理,可写出各自由度上的
力平衡关系
N
N
N
m iju j(t) c iju j(t) k iju j(t)fi(t),
j 1
j 1
j 1
i 1 , ,N
&& & M u(t) C u (t)K (t)u f(t) 11
如设 N = 3,则有
F Ku
注意
f1 f2
k11 k 21
k12 k 22
k13 u1 kij k ji
k
23
u
2
(材料力学)
f
3
k31
k 32
k
33
u3
如设 u{1 0 0}T, 则有
f1
f2
k11 k21
k12 k22
kk123310kk1211
f3 k31 k32 k330 k31
我们称其为系统的刚度(影响)系数。
由于系统是线性的,当第 j 个自由度有静位移 u j 、而其余自由 度无位移时,系统诸自由度上应施加一组静力 fi kijuj,i1, ,N。 一般地,若系统各自由度分别有静位移 uj, j1, ,N,根据线性系 统的可叠加性质知,在系统上施加的静力应为 :
9
N
fi kijuj, i1,,N j1
m1
0
m02&&uu12&&c1c2c2
c2c2c3uu&&12 k1kk2 2
k2 u1 k2 k3u2
f1 f2
u1(0) u2(0)
uu1200,
uu&&12((00)) uu&&1200
M&u&(t)Cu&(t)K(ut)f(t)
&&
u(0)u0, u(0)u0
矩阵描述:质量矩阵,阻尼矩阵,刚度矩阵;
7
2.2 建立系统微分方程的方 法(建模)
单自由度系统是和容易通过牛顿定律和 达朗贝尔原理建立动力学方程的。但对 于自由度数较多的情况,建立正确的微 分方程本身就是一件困难的事。需要找 到一种规范化、程式化的建模方法。
结构力学——刚度法、柔度法
分析力学——拉格朗日法
8
刚度法和柔度法
同一种方法的两个视角(影响系数)
第2章 多自由度系统的振动
1
多自由度系统定义
自由度数超过 1 但仍有限的力学系统。 二自由度系统是多自由度系统的最简单
情况。
实际中的系统常常很难用单自由度运动来概括,多自由度 的情况很多。如飞机在空中的刚体振动就有六个自由度, 无法简化。舰船在海中受到波浪激励的响应要包括横摇、 纵摇、偏摇、垂荡、纵荡、横荡等多个分量。因此进行多 自由度的系统振动分析十分重要。
m1 0 0 0 0
0
m2
0
0
0
Diag 0MBiblioteka 1iN(mi)
0 m3
0
0
0 0
0 0
0 0
mN1 0
0
mN
Diag
Diagonal
15
柔度法(单位力法)
如果系统受外部约束而无刚体运动,系统的柔度系数 定义为:在第 j 个自由度上施加单位静力时,第 i 个 自由度所产生的静位移。
m2 c3
u1
u2
变量耦合的 运动方程组
k1u1
k2(u1-u2) k2(u2-u1)
k3u2
f1(t)
f2(t)
m1
m2
c1u1
c2(u1-u2) c2(u2-u1)
c3u2
m 1& & u 1& & k1 u1k2(u1u2)c1 u & 1 &c2(& u & 1u & 2)& f1(t) m 2u 2 k2(u2u1)k3u2c2(u2u1)c3u2f2(t) 5
的运动就要用两个独立坐标 u 和 来描述,这就是一
个二自由度系统。若考虑车体左右不等幅颠簸,就变为
三自由度系统。
3
无限自由度简化为多自由度
有
限
元
K
EI K
简化为带有集中质量的弹性梁 4
2.1 多自由度系统的振动方程
考察图示的二 自由度系统:
u1
k1
k2
f1(t)
m1
c1
c2
u2
k3 f2(t)
2
多自由度系统,其运动需要多个独立坐标描述。
平面内刚 性杆的运 动描述需 两个自由 度
u
k1
k2
如图是一汽车的简化模型,车轮及悬架简化成刚度为 k1 和 k2 的两个弹簧,车体简化成为刚性杆。车体相对于随
体坐标系的振动有沿 u 方向的上下运动,也有沿 方
向的俯仰运动,一般这两种运动同时发生。这样,系统
位移向量,激励力向量。
6
基本特征
a. 描述系统特性的 M、K 和 C 不再是三个常数,
而是三个常数矩阵; (现象) b. 系统中各自由度的运动是相互关联的,这反映
在方程中矩阵 M 、K 和 C 的非对角元素不为 零。这种系统运动的相互关联称作耦合。这样 的动力学方程组求解比较困难。(本质)
由简至繁:先研究无阻尼系统振动。 (固有振动——自由振动——受迫振动)