对无阻尼两自由度自由振动的振动系统
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对无阻尼两自由度自由振动的振动系统,质量块1和质量块2有初始位移x1=2,x2=2,初速度x3=0.8,x4=1.3。弹簧刚度k1=9,k2=12,k3=9。质量均为3kg。求位移与时间之间的关系。
syms k1k2k3m1m2abcdX1X2C1C2wehpsi1psi2r1r2tx1x2x3x4;
X1=C1*cos(w_1*t-psi1)+C2*cos(w_2*t-psi2);
X2=C1*r1*cos(w_1*t-psi1)+C2*r2*cos(w_2*t-psi2);
x1=2;
x2=2;
x3=0.8;
x4=1.3;
k=[9,12,9];
m=[3,3];
a=(k(1)+k(2))/m(1);
b=k(2)/m(1);
c=k(2)/m(2);
d=(k(2)+k(3))/m(2);
y1=w^2-(a+d)*w+(a*d-b*c);
y=solve('w^2 - 14*w + 33=0',w);
e=y(1);
h=y(2);
w=[e,h];
A=[(a-e^2)/b,(a-h^2)/b];
r1=simplify(A(1));
r2=simplify(A(2));
C1=(abs(r2-r1))^(-1)*sqrt((r2*x1-x2)^2+(r2*x3-x4)^2/e^2);
C2=(abs(r2-r1))^(-1)*sqrt((x2-r1*x1)+(x4-r1*x3)^2/h^2);
psi1=atan((r2*x3-x4)/(e*(r2*x1-x2)));
psi2=atan((r1*x3-x4)/(h*(r1*x1-x2)));
ts=0:0.01:10;
X1=C1*cos(e*ts-psi1)+C2*cos(h*ts-psi2);
X2=C1*r1*cos(e*ts-psi1)+C2*r2*cos(h*ts-psi2);
plot(ts,X1,'b',ts,X2,'r')