机械振动课程学习体会

机械振动课程学习心得体会
机械振动作为一门专业基础课程，其涉及的学科、专业面广，需要学员具备数学、力学、计算机技术及实验技术等基础理论知识。

其主要目的与任务是培养学生学习和掌握机械振动的基本理论，初步具有把机械系统振动、噪声等实际问题抽象为理论模型，并利用所学到的理论知识和方法来分析和解决实际机械系统振动噪声问题的能力，学会机械振动噪声的测试分析及实验方法和技能。

培养学生对机械系统动态问题的认识和分析能力，并且提高学生在学校和将来解决实际工程问题的能力。

通过该网络课程学习，我主要从如下方面对该课程进行了系统性学习：
1、再一次深入了解了机械振动的基础知识，如振动研究的基本内容和方法、振动的分类、振动的运动学分析基础知识、频谱分析知识及相应的力学模型建立等基础知识；
2、深入学习了单自由度的自由振动的分析方式和方法。

在单自由度系统中，学习了无阻尼自由振动、能量法、等效质量与等效刚度概念，并对其计算进行了相关学习；
3、单自由度的强迫振动学习。

理解并掌握了单自由度系统强迫振动的基础知识，结合工程实例例如带有集中载荷的悬臂梁系统，通过在自由端施加力的激励下引起强迫振动的振动频率特性分析，通过该课程学习的知识，利用频率特性曲线，可以很好的求出系统固有频率及阻尼常数；学习到了某种机械系统受到外在激励作用下的分析方法和可采用的实验手段；如稳态受迫振动的主要特性：①在简谐激振力下，单自由度系统稳态受迫振动亦为简谐振动。

②稳态受迫振动的频率等于简谐激振力的频率，与振动系统的质量及刚度系数无关。

③稳态受迫振动的振幅大小与运动初始条件无关，而与振动系统的 固有频率、激振力的频率及激振力的力幅有关。

4、学习了二自由度系统。

在双自由度系统的学习中，掌握了二自由度无阻尼自由振动基本知识，并对在一个系统中受到谐振激励条件下的稳态响应进行了较为详细的学习，并能很好的运用到工程实际问题中；除此之外，对动力吸振器的原理进行了学习，通过该原理学习，给实际工厂中工件在车削中发颤引起的噪音问题提出了较为合理的解决方案；
连续系统的定义：系统的惯性、弹性和阻尼都是连续分布的振动系统叫连续系统；工程振动测试的主要参数：位移、速度、加速度、激振力、激振频率和振幅。

5、在多自由度系统中，运动方程如何建立、固有频率与振型的分析方法如：振型截断法、状态空间法等，还了解了计算基频的近似方法。

通过这些方法的学习，无论是给工程实际问题，还是对以后该课程及相关课程的教学上面都提供了比较好的素材和知识面，以便能更好的完成教学和科研工作；
6、连续弹性体振动及有限元法：弹性连续体振动问题都只是在简单的特殊边界情况下才能得到精确解，而对于复杂弹性连续体的振动，通常无法得到精确解。

因此，只能采用近似解，近似解方法很多，其要旨在于将无限自由度系统（连续体）变换成为有限多自由度系统（离散系统）来处理。

有限元的基本思想是将一个复杂结构（连续系统）看成是有限个基本元素（单元）在有限个结点彼此相联结的组合结构。

每个单元都是一个弹性体。

有限元法通常是采用位移法，即以结点处的位移作为基本未知量，单元的位移是用结点位移的插值函数表示，单元以至整个结构的一切参数包括位移、应变、应力等都通过结点位移表示出来。

从振动问题来看，最后是将一个连续体的振动问题变成了一个以有限个结点位移为广义坐标的多自由度系统的振动问题。

有限单元法分析过程基本上可分为结构离散化、单元分析、整体分析三个步骤。

7、非线性振动的扩展知识面了解和掌握：了解了非线性系统的概念、分析方法以及在自激振动、强迫振动条件下的各种响应分析。

扩展了知识面，对机械振动这门课程有了更深入的认识，机械振动问题存在于世界各种事物之中，要很好的解决工程中的实际问题，机械振动这门课程至关重要。

8、工程振动测试和实验方法的学习：基本掌握了有关工程振动测试技术的基本理论及现代工程测试技术在工程中的实际应用。

其中包括：传感器、测试系统及激振设备的工作原理、应用及校准，基本参数的测量及模拟平稳信号分析、数字信号分析、实验模态分析简介及工程应用实例。

9、工程实验学习：结合老师讲授的振动工程试验，更好的将理论联系实际，将前面学习的知识融会贯通，并用到工程试验中，以理论支撑实验，以实验验证理论，其乐无穷，极大的激发了我学习并学好机械振动这门课程的动力和决心。

如动态分析包括：①计算或测定机械设备的各阶固有频率、模态振型、刚度和阻尼等固有特性。

根据固有特性可以找出产生振动的原因，避免共振，并为进一步动态分析提供基础数据。

②计算或测定机械设备受到激励时有关点的位移、速度、加速度、相位、频谱和振动的时间历程等动态响应，根据动态响应考核机械设备承受振动和冲击的能力，寻找其薄弱环节和浪费环节，为改进设计提供依据。

还可建立用模态参数表示的机械系统的运动方程，称为模态分析。

③分析计算机械设备的动力稳定性，确定机械设备不稳定，即产生自激振动的临界条件。

保证机械设备在充分发挥其性能的条件下不产生自激振动，并能稳定的工作。

机械振动是指机械系统(即力学系统)中的振动，任何力学系统，只要它具有弹性和惯性，都可能发生振动，这种力学系统称为振动系统。

各个工程领域的发展都要求机械工程有与之相适应的发展，都需要机械工程提供所必需的机械。

某些机械的发明和完善，又会导致新的工程技术和新的产业的出现和发展。

例如大型动力机械的制造成功，促成了电力系统的建立；机车的发明导致了铁路工程和铁路事业的兴起；内燃机、燃气轮机、火箭发动机等的发明和进步，以及飞机和航天器的研制成功导致了航空、航天事业的兴起；高压设备的发展导致了许多新型合成化学工程的成功等等。

振动的强弱用振动量来衡量，振动量可以是振动体的位移、速度或加速度。

振动量如果超过允许范围，机械设备将产生较大的动载荷和噪声，从而影响其工作性能和使用寿命，严重时会导致零、部件的早期失效。

例如，透平叶片因振动而产生的断裂，可以引起严重事故。

由于现代机械结构日益复杂，运动速度日益提高，振动的危害更为突出。

反之，利用振动原理工作的机械设备，则应能产生预期的振动。

在机械工程领域中，除固体振动外还有流体振动，以及固体和流体耦合的振动。

空气压缩机的喘振，就是一种流体振动。

机械振动是设计和研制飞机、直升机、和导弹等飞行器的必须妥善解决的重要工程问题，只有在已知机械设备的动力学模型、外部激励和工作条件的基础上，才能分析研究机械设备的动态特性。

为此，机械振动相应知识非常重要，也非常基础，我们更应该对其进行比较系统的学习。

通过机械振动这门课程的学习，机械振动课程教学中涉及大量的理论分析及公式推导，传统的教学模式主要以教员在黑板上讲解演示为主。

然而，无论是单自由度还是多自由度系统，都有着实际的工程背景，其力学模型都是以实际的工程问题为对象而建立的，而且通过方程求解得到的描述系统振动规律的表达式往往都十分复杂、抽象，对于没有任何工程实践经验的学员来说，直观上很难想 象或很难直接从公式中得出系统各物理参数对振动规律的影响，并且对各参数物理意义理解不深，教学效果往往不如人意。

针对机械 振动课程的特点，并对以往教学过程中存在的问题进行分析总结，对如何改善机械振动课程教学效果提出了几点措施：
一、将工程实际问题及科研成果引入教学。

振动现象可以说在日常生活和工程实际中无处不在，它既有有利的一面，又常常是造成机械和结构恶性破坏和失效的直接原因。

在教学
过程中，利用机械振动课程与日常生活及工程实际联系紧密的特点，通过引入发生在我们身边的振动事例，使学员很容易地接受并掌握各种抽象的物理概念。

另外，还要注重结合科研实践，将科研成果引入教学。

帮助大家了解最新科研成果，开阔眼界，满足学员对新知识的渴求。

二、制作计算机仿真可见进行辅助教学。

研究振动问题的思路，一般是建立数学模型，列出微分方程，进而求解得出位移、速度、加速度随时间变化的表达式。

在以往的机械振动教学过程中，教员主要把精力放在了介绍方程的求解方法上，对启发及引导学员独立思考，实验探索影响振动规律的各因素之间的关系重视不够。

再者，从接受知识的角度出发，如果给学员实践的机会，学习效果会更好，知识的掌握程度会更高。

基于此，提出了将计算机辅助教学手段引入机械振动教学中，开发人机交互的MATLAB玉Simulink仿真课件，在课堂上进行实时演示，通过学员自己动手实验，使抽象、难以理解的内容变得直观、生动，帮助学员理解各参数的物理意义，启发学员独立思考，开拓视野，激发学习兴趣，可以达到事半而功倍的效果。

三、科研项目制的辅助教学。

将学生分组，让其参与到学校的相应科研项目中，必要时深入到现场，切实感受工程实际问题及相应问题带来的影响，激发学生学习兴趣，同时培养学生熟悉解决实际工程的方式、方法等能力，为学生在以后工作岗位上能更快、更好的适应岗位需求。