工程结构振动方法与应用
工程结构振动与控制的方法与应用
【摘要】振动控制是建筑结构抵抗地震作用，减小地震响应的一种有效方法。本文结合传统结构抗震与现代抗震技术，主要介绍了结构振动控制的概念、基本原理、分类及工程应用。重点阐述被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制等现代抗震技术的概念、原理、计算公式及工程应用的不同特点。并在结合振动控制的理念与实际工程应用中简单阐述自身对于工程结构振动与控制的理解。
【关键字】被动控制主动控制半主动控制混合控制
引言
随着社会的发展，工程结构形式日益多样化以及轻质高强材料的应用，结构的刚度和阻尼比变小。在强风或强烈地震荷载作用下，结构物的动力反应强烈，很难满足结构舒适性和安全性的要求。
按照传统的抗风抗震设计方法，即以保证人的生命安全为原则的设计方法，是以概率论为基础，提出三水准的设防要求，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。结构要减小强震或大风下的振动反应，必然要进行能量转换或耗散，传统抗震结构体系实际上是依靠结构及承重构件的损耗来消耗大部分的输入能量，因此这种方法对某些不容许在地震中出现破坏的建筑结构(如核电站)是不适用的。另外传统抗震设计只考虑了结构物本身的抗震，并未考虑房屋内部设备的防震，当建筑物内有重要设备、精密仪器等情况时(如通讯中心，医院等)，也是不适用的。传统抗震方法以“抗”为主，主要通过加大构件截面，多加配筋来提高建筑物的抵抗地震能力，其结果是构件截面越大，建筑物刚度越大，地震作用也越大，所需构件截面及配筋就越大，恶性循环，大大提高建筑物的造价。
由上可知，传统的抗震设计方法在经济和安全上已不能满足工程实践中新材料、新的结构形式不断提出的需要，同时还不能满足日益现代化的机器设备不能因为剧烈振动而中断工作或者破坏的要求。从而促使工程结构振动控制理论在工程结构的实践中开始得到应用，结构振动控制可以有效地减轻结构在风和地震等动力作用下的反应和损伤，提高结构的抗震能力和抗灾性能，结构振动控制通过在结构上设置控制机构，由控制机构与结构共同控制抵御地震动等动力荷载，使结构的动力反应减小。
一、工程结构振动控制的概念及原理
工程结构振动控制是指在结构的特定部位安装某些特殊装置(如隔震垫等)、某种机构(如耗能支撑、耗能剪力墙等)、某种子结构(如调频质量块等)或施加外力，以改变或调整结构的动力特性和动力作用，使工程结构在地震(或风)的作用下，其结构的动力响应(加速度、速度、位移)得到合理的控制，确保结构本身及结构中的人员仪器设备的安全和处于正常的使用环境状况。自1972年美籍华裔学者姚治（J.T.P.Yao）教授明确提出木工程结构控制的概念以来，国内外很多学者在结构控制的方法、理论、试验和应用等方而取得了大量研究成果。隔震消能和各种减震控制体系具有传统抗震体系所难以比拟的优越性，即明显有效减震(能使结构地震响应减到10%或更低)，保护主体结构在外界荷载作用下不至于出现严重的损坏。
控制系统的基木元素为传感器、处理器(也称控制器)和作动器。传感器感受外部激励
及结构反应的变化信息；处理器接受这此信息并依据一定的控制算法计算所需控制力；作动器则产生所需的控制力作用到结构上，从而实现对结构的控制。
二、工程结构振动控制的分类及应用
结构振动控制按照控制措施是否需要外部能源，可以分为主动控制系统、半主动控制系统、被动控制系统及混合控制系统。
1、结构被动控制
振动控制中的被动控制技术是相对于主动控制技术和半主动控制技术而言的，它是一种不需要外部能源、单纯依靠控制装置与结构相互作用提供控制力的结构控制技术。被动控制的设计思想是采用直接减少振动能量（消振）、隔离振动能量（基础隔振）、转移振动能量（吸振减振）、消耗振动能量（耗能减振）等方法达到减少结构振动的目的。从控制机理上说,可以通过以下三条基本途径实现结构的被动控制。
(1)隔震：即通过在结构特定部位设置隔震装置阻止外界对结构的能量输入, 直接达到减震控制作用。隔振结构包括上部结构、隔震装置和下部结构三部分。隔震可分为基础隔震和层间隔震两类。
隔震装置具有可变的水平刚度，在强风或微小地震时，具有足够的水平刚度，上部结构水平位移极小，不影响使用要求；在中等强度地震下，其水平刚度较小，上部结构水平滑动，使刚性的抗震结构体系变为柔性隔震结构体系，其固有自振周期大大延长，远离上部结构的自振周期和地面的场地特征周期，从而把地面震动有效地隔开，明显地降低上部结构的地震反应。通常情况下，隔震体系上部结构的加速度反应值可降低为非隔震结构的1/4～l/12。由于隔震装置的水平刚度远远小于上部结构的层间水平刚度，所以，上部结构在地震中的水平变形，从传统结构的“放大晃动型”转变为隔震结构的“整体平动型”，使得上部结构在强烈地震中仍处于弹性状态，有效的保护结构本身，同时也能有效的保护结构内部装修和精密设备。由于隔震装置具有水平弹性回复力，使隔震结构体系在地震中具有瞬时自动复位功能，可满足震后的使用功能。隔震结构体系能有效保护上部结构，因此在各种生命线工程、宿舍楼、商场、精密仪器室等重要建筑中得到了广泛的应用，如在我国昆明新机场就采用了橡胶垫隔震装置进行基础隔振。
目前应用和研究较广的隔震装置有：夹层橡胶垫隔震装置（如图1.1）、滚珠(滚轴)加钢板消能装置、粉粒垫层隔震装置、铅塞滞变阻尼器隔震装置、钢滞变阻尼器隔震装置、基底滑移隔震装置、悬挂基础隔震装置、混合隔震装置等。
(2)耗能减震：通过附加在结构上的耗能阻尼器耗散地震能量, 来实现减震的目的。耗能减震技术的主要思想是把结构物中的支撑、剪力墙
等构件设计成耗能部件或在结构物的节点或连接处装设阻尼器，在风载或小震作用下，耗能杆件和阻尼器处于弹性状态，当在强烈地震作用下，耗能杆件或阻尼器率先进入非弹性状态，结构产生较大阻尼，耗散大量地震能量，使主体结构避免进入明显非弹性状态，从而保护主体结构在强震中的大幅度的损坏。
耗能减震技术是在结构中设置非结构的耗能元件（耗能器或阻尼器），结构振动使耗能元件在被动的往复运动中耗散结构的振动能量，通过耗能装置产生摩擦、弯曲弹塑性滞回变形等来耗散或吸收地震输入结构中的能量，以减小主体结构的地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到减震控震的目的。这比传统的依靠结构本身延性耗能显然是更近了一步，耗能元件一般不改变结构的形式，也不需要外部能量的输入。耗能减震技术由于技术相对成熟，施工方便，设备制造相对容易，减震效果明显等特点使之广泛用于多高层建筑抗震的设计和加固中。
耗能支撑属于一种耗能减震装置，结构耗能减震技术是在结构物某些部位设置耗能装置，耗能支撑正是通过在支撑结构中设置阻力器，增加支撑结构的耗能能力。在结构中设置耗能支撑可以在一定程度上提高结构的抗震、抗风刚度，同时又能凭借支撑中耗能器的滞回变形耗散地震能量。非承重的耗能支撑在强地震中能率先消耗结构的地震能量，迅速衰减结构的地震反应，并保护主体结构和构件免遭破坏，达到耗能减震和保护结构的目的。由于耗能支撑适用性强，耗能减震效果显著，因此在工程实践中也得到了广泛应用。目前常见的耗能支撑有耗能交叉支撑、摩擦耗能支撑、耗能偏心支撑、耗能隅撑、防屈曲耗能支撑（如图
1.2）等多种形式。
(3)调谐减震：即通过振动模态间的相互转换, 将工程结构的主振动转移到附加系统上。
常用的调谐减震控制系统有调谐质量阻尼器(TMD)（如图1.3）、调谐液体阻尼器(TLD)、质量泵控制器等。TMD 系统的控制效果对输入地震动频率的依赖性较大，TLD 系统是通过容器中液体的晃动来消耗和吸收结构振动的能量。调谐液体阻尼器是一种固定在结构上的具有一定形状的盛水容器，它对结构进行振动控制的机理是在结构振动的过程中,容器中水的惯性力和波浪对容器壁产生的动压力构成对结构的控制力,同时结构振动的部分能量也将由于水的黏性而耗散掉,从而达到减小结构振动反应的目的。作为调谐减震控制系统中的核心部件，TMD 是附加在主结构中的一个子结构，由质量块、弹簧、阻尼器组成。质量块通过弹簧(连接件)和阻尼器(耗能减震装置)与主结构连接在一起，一般支撑或悬挂在主结构上。质量（a ）屈曲约束支撑 （b ）屈曲约束支撑滞回曲线
图1.2 屈曲约束支撑形式 核心支撑 约束构件
填充材料 F △ 普通支撑
屈曲约束支撑
块的存在使原结构产生了附加的质量、刚度和阻尼，通过子结构的这些基本特性调谐其自振频率，可以使其尽量接近主结构控制振型的振动频率。这样，当结构在外激励作用下产生振动时，主结构带动TMD 系统一起振动，TMD 系统相对运动产生的惯性力反作用到结构上，对
结构的振动产生控制，TMD 系统中的阻尼器也将发挥耗能作用，从而达到减小结构振动反应的目的。
上海全球金融中心为中国首次使用TMD 的高层建筑，设计师在大楼90层、395米高处设立了2台风阻尼器。在测试中，当大楼双向摇摆达到5厘米时，阻尼器启动止振，止振时间仅需15秒。该装置使用传感器探测强风时建筑物的摇晃程度，通过计算机控制重约150吨的“大铁块”摇摆，以抑制建筑物由于强风引起的摇晃。
被动控制具有构造简单、造价低, 易于维护且无需外部能源支持等优点，不需要外界能源，易于实现。目前, 许多被动控制技术均在实际工程中得到广泛的应用，已从医院、桥梁、大型商场等重要性建筑物推广到一般工业与民用建筑。结构被动控制(包括更早开始研究的基础隔震)由于不需要提供外部能源、经济和易于工程应用的特点，在我国得到了广泛的研究和一定程度的应用。
2、结构的主动控制
主动控制是以现代控制理论为基础，对结构反应或环境干扰进行实时跟踪和预测，在精确的结构模型基础上运算和决策最优控制力，并通过作动器对结构施加控制力以减小或抑制结构的动力反应。主动控制分开环控制和闭环控制两种，开环控制是直接对结构环境干扰进行量测，根据测量数据分析并综合出控制律；而闭环控制是在结构反应观测基础上实现的主动控制。闭环控制具有较高的抗干扰能力，对系统元件的精度要求不高，控制效果明显，因此得到广泛的应用。主动控制的研究主要集中在主动控制算法的运用与处理和主动控制装置的开发与应用两个方面。 （a ）TMD 模型 （b ）TLD 模型
图1.3 调谐阻尼器模型
结构主动控制算法仍是以现代控制理论中的算法为依据，一些算法根据土木工程结构自身特点作出特殊的处理。目前运用的主动控制算法主要有经
典线性最优控制法、瞬时最优控制法、随机最优控制法、极
点配置法、独立模态空间控制法、界限状态控制法、自适应
控制法、预测控制法、滑动模态控法、模糊控制法、神经网
络控制法。主动控制算法是主动控制的基础，它的目标是使
主动控制系统在满足其状态方程和各种约束条件下，选择合
理的增益 AMD 系统（图1.4）是目前研究和应用较多的
主动控制系统，它由被动控制中的调谐质量阻尼器（TMD ）演
变而来。矩阵，寻找最优的控制参数，使系统达到较优的性
能指标，实现对结构的最优控制。国内外学者经过多年的研
究，已提出上述多种算法，但至今为止，普遍采用的是经典线性最优控制算法及瞬时最优控制算法。
AMD 系统由质量块和主动作动器组成。由外部能源驱动其惯性质量运动，将结构的振动能量转变为AMD 惯性质量的动能和阻尼元件的耗散能，同时AMD 系统通过其在结构上的支承提供减小结构振动的控制力。
AMD 主动控制的发展已有十几年的历史了,1989年由日本的Ka 汁ma 公司率先完成了世界上主动控制的实践工程——位于东京的11层的KyobashiSeiwa 大厦,同年在美国国家地震工程研究中心,由SOONG 等人完成了世界上第一个AMD 主动控制试验AMD 系统的应用已相当普遍并取得了成功。目前世界已建成了带有AMD 控制系统的几十座高层建筑、电视塔等大型桥塔结构。在国内，田石柱和刘季等人率先开展了结构振动的主动控制实验研究，完成了5层1:4模型框架的AMD 振动控制实验。张春巍、欧进萍等人研究了海洋平台结构冰激振动和地震反应控制问题，进行了原型平台结构冰激振动和地震反应的AMD 控制仿真分析。南京电视塔也采用了AMD 进行风振控制。实践证明，AMD 系统能有效地减小风振和地震反应。1994年日本东京建成高134.4米的岸住田大楼在顶层安装了两个AMD ，质量块m=1.5t,最大滑动位移100cm,驱动器最大出力8.7t 。该结构已经经历了地震考验，从实测结果看，结构的地震反应比无控下减小了50%-80%，说明AMD 系统能有效地减小地震反应。
主动控制的控制力由外加能源主动施加，振动控制设计的目的是如何合理选择控制力的施加规律，以使产生的控制力对结构的控制效果最好。
研究的控制算法主要有最优控制算法、瞬时最优控制算法、智能控制算法(如人工神经网络、遗传算法等)、极点配置算法、自适应控制算法等。对主动控制装置研究较多的是主动控制调谐质量控制系统(AMD )、主动锚索控制系统、主动支撑系统等，其中哈尔滨建筑大学成功进行的结构主动控制试验的整套AMD 系统的设计、生产和调试均是自行完成的。
虽然结构的主动控制较之被动控制效果更加明显，但由于主动控制需要输入较多的外部能源，再加上系统的可靠性问题、以及时性更复杂和昂贵的硬件设备等原因，在我国主动控制的研究更多地集中于主动控制算法、效果仿真分析和控制装置的试验研究等方面。 3、半主动探制
半主动控制是一种处于被动控制和主动控制之问的一种比较新颖的控制方法。它是根据图1.4 结构AMD 系统示意图
结构的振动反应或动荷载的信息，实时改变结构的参数(如阻尼，刚度等)来减小结构振动的响应。半主动控制不需要直接向结构施加控制力，所需能量输入很小，却能达到接近主动控制的控制效果，其经济性、可靠性和高效性的优点非常适
合我国国情，将成为我国建筑结构振动控制的主要发展方
向。
半主动控制可分为变刚度和变阻尼两种。日本学者
Kobori 等首先提出主动变刚度(AVS)控制技术，通过探测
并预见地震的特性，改变和控制结构的刚度，使结构的周
期避开地震的卓越周期，建立一种所谓的非共振状态，并
且是从全局上施加的控制作用，从而有效地达到了减少
结构振动反应的目的,主动变刚度结构如图1.5所示。主
动变阻尼(AVD)控制系统由Hrovat 首先提出，他对应用可变阻尼器控制结构的风振反应进行了研究，通过数值仿真分析，得到了与主动控制接近的效果。李忠献等结合国内外对AVD 控制技术研究理论和研究经验的基础之上，提出了MR 阻尼器应用于结构振动控制的变阻尼控制技术。计算实例分析结果表明，采用MR 阻尼器对结构进行半主动控制能够有效地减小结构的地震反应。主动变刚度控制实质上是根据结构振动过程中位移和速度状态自动调节可变刚度的开关状态，吸收和释放振动能量。当打开增加刚度开关时，控制装置充分吸收振动能量；当关闭增加刚度开关时，控制装置消耗和释放吸收的振动能量。谭平等将主动变刚度(AVS)控制和主动变阻尼(AVD)控制有机地结合起来，提出了一种崭新的半主动控制技术一主动变刚度阻尼(AVSD)控制。通过增加可变阻尼项，增强了主动变刚度控制装置在释放能量阶段的耗能效果，不仅具有AVS 控制系统能动地避开地震动卓越周期的优点，同时又具有AVD 控制系统消减反应峰值，对较宽频带内的外界激励所具有的非频变的减振特性。
半主动控制方法是目前性能价格比最高、最具工程应用前景的一种结构控制方法。它既可以主动避开地震卓越频率，又具有非频变的减震性能，同时避免了主动控制需要大量外部能源的缺点，在控制措施方面还沿用被动控制系统的措施，经济有效。半主动控制技术在日本已有应用，如日本鹿岛公司东京鹿岛技术研究所大楼是世界上第一座采用主动变刚度控制系统的建筑物，并于1990年建成。在此系统中，应用液压元件改变刚性支撑和大梁的连接条件，随时调节层间刚度，避免共振，该系统能耗比较低，所配备的备用电源在市电停止供应时尚可工作3分钟。 4、混合控制
混合控制是将主动控制与被动控制装置同时施加于同一结构上，协调共同工作的一种结构振动控制形式。混合控制将主动控制与被动控制相结合，取长补短，被动控制由于引入了主动控制，其控制效果显著增强，系统可靠性得以提高；另一方面，主动控制由于被动控制的参与，主动控制所需的控制力大大减小，抗震系统的稳定性和可靠性都较主动控制有所增强。
混合控制从其控制元件所起的作用相对大小来看，有两种组合形式：
(1) 主从组合形式：即以某一控制元件为主，其他控制元件通过主要元件实现对结构的控制；
(2) 并列组合形式：即两种控制形式各自独立工作，对结构实施校正作用。
图1.5 主动变刚度结构示意图
目前研究较多的是以被动控制为主，主动控制为辅的主从结合方式，存在以下两种典型的混合控制方案：(1)被动控制作为结构对常遇荷载作用的保护装置，主动控制系统作为结构抵抗罕遇地震作用的元件，是结构破坏的最后一道防线。(2)被动控制作为控制系统的主体，主动控制对被动控制系统减小限位控制，并提供被动控制系统所需要的恢复力。目前研究较多的混合控制装置有：AMD与TMD的混合控制；阻尼耗能与主动控制的结合；隔震与AMD的混合控制；其他如液压一质量振动控制系统(HMS)与主动AMD相结合，锚索系统与镇定锚索系统等。
我国在混合控制方面进行了有特色的研究，提出的混合控制系统有AMD和TLD组合的混合控制系统、AMD和HDS组成的混合控制系统等，并对混合控制系统的性能及对结构的抗风抗震进行了大量的试验研究。
结构振动控制的核心装备是振动控制装置。随所选用的振动控制装置不同，其控制效果及设计分析方法也不同。国内外专家已进行了多年的理论和实验研究，提出不少很好的方法和措施。
在这四种控制技术中，主动控制的效果最好，但由于建筑结构体形巨大导致所需的外加能源较大，加之控制装置的控制的算法比较复杂，而且存在时滞问题，因此其应用程度少于其他三种控制技术；被动控制造价低廉，减震效果良好，容易实现，目前发展最快，应用最广，在最新出台的建筑抗震规范中已有少量描述，尤其是其中的基础隔震技术已相当成熟，并得到了一定程度的推广应用，但被动控制对地震激励的普适性差，即按照某一地震激励设计的控制结构在其他地震激励下的减震效果未必很好；半主动控制介于主动控制之间，其控制精确度较高，造价较主动控制低廉，而且不需要较大的动力源，因此其具有广阔的应用和发展前景；混合控制综合了某几种控制方法的优点，因此其具有较好的控制效果，发展前景较为广阔。
三、结构振动控制的应用现状与发展前景
结构振动控制的工程应用在过去的多年中有了较大的发展，国际上，美国、日木、澳大利亚、新酉兰和法国等国家在这方而走在前列。经过20多年的发展，结构控制现在正朝着研制高效的被动控制装置、发展以参数控制为主的半主动控制和探索结构智能控制的方向发展，结构控制的概念几经完善。在理论方面，他们成功地借鉴了其他领域中的控制理论，为结构控制找到了可行的分析和计算方法。在实际工程应用中也设计出一些有效的控制装置，尤其是被动控制系统(如基底隔震系统)在一些高层建筑中得到了具体的应用。
相比之下，我国的结构控制更多地仍处在理论研究上，国内学者自20世纪80年代初期以来，对夹层橡胶垫隔震结构、粘弹性阻尼器TMD和TLD耗能支撑层间隔震、主动控制等方面的进行了研究，虽然取得了一系列国内外瞩日的研究成果，但实际工程应用极其有限，已安装在建筑物上的控制装置也主要是隔震装置。
结构振动控制理论与减震技术为建筑物的抗震提供了一条有效可行的新途径。结构振动控制理论将结构的弹朔性分析与抗震相结合，抗震与消震相结合，能动控制与设计相结合，通过对建筑结构的控制设计，在结构的特定位置出现一定量的人工塑性铰，使其发生期望的破坏机构形式，实现强震下最佳的耗能机构。
结构振动控制的研究与应用有着广泛的前景，它的研究和发展将给土木结构工程抗震
抗风设计带来一场革命，其巨大的经济效益和社会效益已初步得到证明。结构振动控制研究伴随着高维(三维乃至无限维)、非线性、多尺度和多祸合系统动力学理论和仿真技术的发展而进一步深入。在无法建立系统动力学模型的情况下，发展基于在线辨识的自适应控制、模糊控制、神经网络控制等各种主动控制乃至智能控制，使系统运动获得优化。结构振动控制虽然还有许多下作要做，但已展露其研究价值和应用前景。
近三十年来建筑结构的抗震、减振设计概念经历了很大的飞跃，由被动控制到主动控制，由主动控制到半主动控制和混合控制，进一步向智能化的方向发展，研究对象也从以前的理想状态向实际结构靠近、非线性模型、滞后效应、不确定性因素都逐渐被考虑在内。计算控制过程从离线、静态、被动控制向在线、动态、实时、主动控制或半主动控制的方向发展。但是，结构振动控制理论与应用开发目前还存在着进一步待研究的问题：如1、各种耗能少、造价低、稳定可靠并且施工简便的控制装置的设计及推广应用；2、与主动、半主动控制和被动控制相关的新材料的研究；3、基于随机振动理论的结构时变和非线形控制的研究；4、控制系统的有效性、可行性、动控制技术推广应用的关键等，可见今后对于结构振动控制还需要进行更加深入和广泛地研究。
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(共振现象及其应用)的开题报告
毕业设计开题报告
共振现象及其应用 班级：08级物理师范（2）班姓名：学号： 一、课题的目的及意义 任何物体产生振动后，由于其本身的构成、大小、形状等物理特性，原先以多种频率开始的振动，渐渐会固定在某一频率上振动，这个频率叫做该物体的“固有频率”，因为它与该物体的物理特性有关。当人们从外界再给这个物体加上一个振动（称为策动)时，如果策动力的频率与该物体的固有频率正好相同，物体振动的振幅达到最大，这种现象叫做“共振”。物体产生共振时，由于它能从外界的策动源处取得最多的能量，往往会产生一些意想不到的后果。研究共振现象的目的和意义如下： 目的：对共振现象的条件以及结论进行理论推理，综述防振减振技术及共振现象的应用。 意义：物体发生共振时，由于它能从外界的策动源处取得最多的能量，往往会产生一些意想不到的后果。通过对共振现象的条件以及结论进行理论推理，对共振有充分的认识，巧妙利用，消除危害。那么，共振就能成为我们开发自然的最好的工具。 二、国内外研究概况 共振是物理学上的一个运用频率非常高的专业术语。共振的定义是驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅增大的现象。 超声振动检测法是使被检测物体受激产生振动,通过对其振动特性(主要是振动系统的等效力阻抗Z )的测量从而检测物体的缺陷或特性。实现振动检测的 M 具体方法很多,其中之一是共振法。共振法是利用换能器激发被测物体共振, 又利用换能器测量此共振频率(即Z ,中力抗X=O时的频率)以实现检测【1】。 M 世界上最早进行共振实验是在11世纪，我国宋代科学家沈括，剪一个小纸人放在弦线先上，弹动发生振动的弦，纸人就跳跃颤动，弹动别的弦，纸人却不动。这个实验比欧洲所做的同样的实验早好几个世纪。15世纪，意大利的达·芬奇才开始做共振实验，直到17世纪，牛津的诺布耳和皮戈特才以所谓的“纸游码”
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机械振动在生活中的应用与发展 王力平 （中国石油大学（北京）机械研13-4 学号2013214511） 摘要：现实生活中机械振动现象很多，本文简述了振动在人类生活工作中起到了非常重要的作用。详细介绍了振动利用中的若干新工艺理论与技术，振动机械及其相关技术的应用与发展。 关键词：机械振动；振动设备；振动测试工艺；非线性振动系统 Abstract：In real life, there are many mechanical vibration phenomenon，This paper describes the vibration has played a very important role in human life and work. It details the development course of study of mechanical vibration and the utilization of some new technology theory and technology. Keywords：mechanical vibration; vibration equipment; vibration testing technology; nonlinear vibration system 一、引言 振动是日常生活和工程实际中普遍存在的一种现象。实际上，人类就生活在振动的世界里，地面上的车辆、空气中的飞行器、海洋中的船舶等都在不断振动着。房屋建筑、桥梁水坝等在受到激励后也会发生振动。就连茫茫的宇宙中，也到处存在着各种形式的振动，如风、雨、雷、电等随时间不断变化，从广义的角度来解释，就是特殊形式的振动（或波动），而电磁波不停地在以振动的方式发射和传播。就人类的身体来说，心脏的跳动、肺叶的摆动、血液的循环、胃肠的蠕动、脑电的波动、肌肉的搐动、耳膜的振动和声带的振动等，在某种意义上来说也是一种振动，就连组成人类自身的原子，也都在振动着。 所谓机械振动，是指物体（或物体系）在平衡位置（或平均位置）附近来回往复运动。在机械振动过程中，表示物体运动特征的某些物理量（如位移，速度，加速度等）将时而增大、时而减小地反复变化。在工程实际中，机械振动是非常
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中国振动工程学会第七次全国会员代表大会暨第十届全国振动理论及应用学术会议（2011年10月27－29日，南京） 日程表 2011年10月26日晚 预备会议：中国振动工程学会第六届常务理事会第六次会议 主持人：刘人怀院士 主题时间地点 1、讨论通过中国振动工程学会第七次全国会员代表大会 议程和主持人2、会议准备事项 20:00-21:00 钟山宾馆 主楼203 2011年10月27日上午 开幕式 主持人：欧进萍院士主题时间地点 1、刘人怀院士致开幕词 2、南航校领导致欢迎词 3、代表合影8:30-9:40 南航明故宫校区 大学生活动中心 大会学术报告（1） 主持人：陈心昭教授报告人题目时间地点 陈予恕非线性动力学理论、工程应用与进展10:00-11:00 南航明故宫校区 大学生活动中心 孟光我国航天工程发展与主要的动力学问题11:00-11:40 12:00-13:00午餐
2011年10月27日下午 代表大会专场：中国振动工程学会第七次全国会员代表大会 主持人：刘人怀院士 主 题 时 间 地 点 1、 为2010年度学会青年科技奖获得者颁奖 2、 学会副理事长陈国平教授代表六届理事会作学会工作 报告和财务报告（含会费标准） 3、 审议、通过学会工作报告、财务报告、会费标准 4、 审议、通过中国振动工程学会第七次全国会员代表大会 关于第六届理事会工作报告的决议 5、 通过监票人、计票人名单，通过第七届理事会选举办法 6、 选举学会第七届理事会 14:00-16:00 钟山宾馆 （主楼三层） 金陵厅 大会学术报告（2） 主持人：杨绍普教授 报告人 题 目 时 间 地 点 高金吉 机械振动故障靶向抑制原理与自愈化 16:20-17:00 钟山宾馆 （主楼三层） 金陵厅 熊诗波 机械系统动态测试、多体动力学仿真与疲 劳耐久性设计 17:00-17:40 18:00-晚宴
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机械振动及其在机械工程中的应用 杨杰 （江苏师范大学海洋港口学院江苏连云港 222000） 摘要：本文主要讲的是机械振动在机械工程中的应用.首先讲述机械振动的发展史；然后对机械振动的种类进行了详细的叙述；接着写了机械振动的危害和应用；最后对机械振动在机械工程中的应用进行了阐述，如振动筛，冷却及烘干振动机和振动清理及时效处理，并对它的发展加入个人看法。 关键词：机械振动，机械振动的应用，机械工程 Mechanical vibration and Application in Mechanical Engineering Yang Jie (Jiangsu Normal University ,Jiangsu, Lianyungang 222000) Abstract:This article is primarily concerned with mechanical vibration applications in mechanical engineering starts by describing the history of mechanical vibration; then on the type of mechanical vibration were described in detail; then write a hazard and the application of mechanical vibrations; Finally, the mechanical vibration in machinery Engineering are described, such as vibrating screen, cooling and drying machine vibration and vibration cleaning and aging treatment, and added personal views of its development. Keywords: Mechanical vibration, application of mechanical vibrations, mechanical engineering 1.引言 随着机械工业和科学技术的发展，产品愈加复杂化，精度要求更高，性能要求更加稳定与高效，因此，振动问题已经成为必须解决的重要课题。振动是在日常生活和工程实际中普遍存在的一中现象，也是整个力学中
机械振动理论基础及其应用
旋转机械振动与故障诊断研究综述 丄、八 1．前言 工业生产离不开回转机械，随着装置规模不断扩大，越来越多的高速回转机械应用于工业生产，诸如高速离心压缩机、汽轮机发电机组。动态失稳造成的重大恶性事故屡见不鲜。急剧上升的振动可在几十秒之内造成机组解体, 甚至祸及厂房，造成巨大的经济损失和人员伤亡。此外，机械振动可能降低设备机械性能，加速机械零部件的磨损，发出的噪声损害操作者的健康。但是振动也能合理运用，如工业上常用的振动筛、振动破碎等都是振动的有效利用。工程技术人员必须认真对待机械振动问题，当机组产生有害的振动时，及时分析原因，坚持用合理的振动测试标准，采取科学的防治措施。 2．旋转机械振动标准 旋转机械分类： I类：为固定的小机器或固定在整机上的小电机，功率小于15KW U类：为没有专用基础的中型机器，功率为15~75KW刚性安装在专用基础上功率小于300KW的机器。 川类：为刚性或重型基础上的大型旋转机械，如透平发电机组。 W类：为轻型结构基础上的大型旋转机械，如透平发电机组。 机械振动评价等级： 好：振动在良好限值以下，认为振动状态良好。 满意：振动在良好限值和报警值之间，认为机组振动状态是可接受的（合格），可长期运行。 不满意：振动在报警限值和停机限值之间，机组可短期运行，但必须加强监测并采 取措施。 不允许：振动超过停机限值，应立即停机。 3．振动产生的原因 旋转机械振动的产生主要有以下四个方面原因，转子不平衡，共振，转子不对中和
机械故障。 4．旋转机械振动故障诊断 4.1 转子不平衡振动的故障特征 当发生不平衡振动时，其故障特征主要表现在如下方面： 1 ）不平衡故障主要引起转子或轴承径向振动，在转子径向测点上得到的频谱图, 转速频率成分具有突出的峰值。 2 ）单纯的不平衡振动，转速频率的高次谐波幅值很低，因此在时域上的波形是一个正弦波。 3 ）转子振幅对转速变化很敏感，转速下降，振幅将明显下降。 4 ）转子的轴心轨迹基本上为一个圆或椭圆，这意味着置于转轴同一截面上相互垂直的两个探头，其信号相位差接近90°。 4.2 旋转机械振动模糊诊断 4.2.1 振动模糊诊断基本原理 振动反映了系统状态及变化规律的主要信息，统计资料表明：机械设备的故障有67 % 左右是由于振动引起的，并且能从振动和振动辐射出的噪声反映出来。回转机械的振动信息尤其明显，且振动诊断具有快速、简便、准确和在线诊断等一系列优点，所以振动诊断法是旋转机械状态识别和故障诊断的最有效、最常用的方法。 但是，由于机械系统本身的复杂性以及所摄取的振动信号强烈的模糊性，使故障之间没有清晰的界限，这时利用传统的振动频谱分析，对一个故障可能有多个征兆来表现，一个征兆也可能有多个故障原因的复杂现象，往往难定两者的对应关系进行指导维修。振动模糊法，将模糊数学与振动诊断相结合，利用模糊综合评判技术，较好地处理了回转机械故障的不确定性问题。 4.2.2 旋转机械振动模糊诊断法的实现 隶属函数的确定
振动的利用
老师，您好！ 运载工具的振动会使乘客感到不舒服；环境噪声使人烦躁不安；共振及次谐波共振会引起机械设备、桥梁结构及飞机的破坏；地震使人民的生命财产遭受巨大的损失。对于有害振动来说，往往需要采取有效措施对振动加以限制以至消除。但是振动并非都是有害的，在许多方面合理地利用振动也能给人类造福，改善人民的生活。例如，拨动琴弦能发出美妙动人的乐章，使人心旷神怡；在医疗方面，利用超声波能够诊断、治疗疾病；在土建工程中，振动打桩、振动拨桩以及混凝土灌注时的振动捣固等能够提高工作效率；在电子和通信工程方面，录音机、电视机、收音机、程控电话等诸多电子元件以及电子计时装置和通信系统使用的谐振器等都是由于振动才有效地工作的；在工程地质方面，利用超声波进行检测、地质勘探和油水混合及油水分离；在石油开采上，还可以利用振动提高石油产量；海洋工程方面，海浪波动的能量可以用来发电；在许多工矿企业，可以利用振动完成许多工艺过程，或用来提高某些机器的工作效率。近40多年来，应用振动原理而工作的机器（振动机械）得到了迅速发展，据不完全统计，目前已用于工业生产中的振动机有百余种之多。例如，振动给料机、振动输送机、振动整形机、振动筛、振动离心脱水机、振动干燥机、振动冷却机、振动球磨机、振动光饰机、动平衡试验机和振动破碎机、振动压路机、振动摊铺机、振动冷冻机、仓壁振动器、振动夯土机、振捣器、振动沉拨桩机和各种形式的激振器等，这些振动机械在各个工业部门已发挥了重要作用。目前国内外科技工作者正在努力从事振动利用工程方面的研究，并已在振动利用工程学科取得了一系列的研究成果，促进了该学科的形成与进一步发展。振动设备及相关技术的应用与发展线性和非线性振动、线性和非线性随机振动等的利用技术多数是通过能产生振动的机械设备或仪器，即振动机械或振动仪器来完成的，振动机械或振动仪器作为一种特殊的设备或装置已在工程实际中得到广泛的应用振动机械或仪器有着广泛的用途，例如给料和输送、筛分和烘干、破碎和清理、成型和压实、振捣和打拨、试验和测示、检测和诊断以及其他用途等。据初步统计，振动机械和仪器的用途已达百余种，这些机械和仪器在工业、农业、国防以及人类生活的各个方面发挥着重要的作用。 2015-9-4 杨飞
浅谈机械振动在机械工业中的危害与应用
浅谈机械振动在机械工业中的危害与应用 摘要：本文对机械振动的含义、类型、组成要素、研究内容及其危害与应用进行了阐述。机械振动广泛存在于机械运动中，它对于我们既有有利的一面，同时，也有着有害的一面。对于有利部分我们要加以利用，对于有害部分我们要加以避免。 关键词：机械振动机械工业危害应用 1 机械振动 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。 从运动学观点看，机械振动就是机械系统的位移、速度与加速度在某一数值附近随时间的变化关系。如果这种关系是确定的，那么我们可以用函数关系表示为机械振动学是在力学模型的基础上，应用数学分析、实验测量和数值计算等方法研究结构振动的一般规律，解决实践中的振动问题，它是材料力学在动力学方面的扩展。 2 机械振动的类型 根据研究侧重点的不同，可以从不同角度对振动现象进行分类。 按系统的输入（激励）类型分为三种：自由振动、强迫振动、自激振动。按系统的输出（响应）或者振动规律分为四种：简谐振动、周期性振动、瞬态振动、随机振动。按系统的自由度分为三种：单自由度系统的振动、多自由度系统的振动。按描述系统的微分方程可分为二种：线性振动、非线性振动。 3振动系统的组成要素 质量 在力学模型中，质量被抽象为不变形的刚体。根据牛顿第二运动定律，若对质量作用一力，则此力与质量在与相同方向获得的加速度成正比。表示为 弹性 在力学模型中，弹簧被抽象为无质量而具有线性弹性的元件。弹性元件在振动系统中提供使系统恢复到平衡位置的弹性力，又称恢复力。恢复力与弹性元件两端的相对位移的大小成正比。 阻尼 在力学模型中，阻尼器被抽象为无质量而具有线性阻尼系数的元件。在振动系统中，阻尼元件提供系统运动的阻尼力，其大小与阻尼器两端相对速度成正比 4 机械振动的研究内容 随着机械工业和科学技术的发展，产品愈加复杂化，精度要求更高，性能要求更加稳定与高效，因此，振动问题已经成为必须解决的重要课题。 机械振动常见的主要内容是：提高机械系统的抗振能力，防止系统发生共振的方法，避免系统发生自振，减振与隔振，噪声控制等等。 5 机械振动的危害与应用 机械振动在机械行业既有有利的一面，同时，也有着有害的一面。对于有利的一面，我们要予以利用；对于对人类有害的部分，我们要尽量减小，甚至避免。 在机械工业和其它工业部门存在着难以计数的有害振动问题，这些问题常会引起巨大的损失，给人类的生产、生活带来难以想象的问题。以振动工程的理论、技术和方法来研究与解决这些问题，是当务之急。 当振动量超过允许的范围，振动会加剧，影响机器零件的工作性能，使机器的零部件产生附加动载荷，减小零件的寿命。
随机振动理论在工程中的应用
目录 1 随机振动介绍 (1) 1.1 随机振动发展历程 (1) 1.2 随机振动基本理论及一些计算方法 (1) 1.2.1 线性随机振动 (1) 1.2.2 非线性随机振动 (2) 1.3 随机振动理论在工程中的应用 (3) 1.4 随机振动理论展望 (4) 2 应用分析实例 (5) 2.1 桥梁抗震分析 (5) 2.1.1 桥梁结构介绍 (5) 2.1.2 桥梁模态及地震反应谱分析 (6) 2.1.3 桥梁地震作用时程分析 (12) 2.2 海洋平台在波浪载荷作用下随机振动分析 (13) 2.2.1 海洋平台结构介绍 (13) 2.2.1 海洋平台结构模态分析 (14) 2.2.3 海浪作用下结构随机振动分析 (18)
【概述】本文简述了有关随机振动的发展历程、基本理论和相关计算方法，并介绍了该领域的研究动态和热点。同时，本文亦阐述了随机振动理论在工程中的实际应用，并介绍了某桥梁在小地震作用下及海洋平台在波浪作用下的分析计算实例。 1 随机振动介绍 1.1 随机振动发展历程 振动现象可分为两大类：一类称为确定性振动，另一类称为随机振动。 所谓确定性振动就是指那些运动时间历程可以用确定性函数来描述的振动，如单自由度无阻尼线性系统的自由振动。随机振动则与之大大不同了，它是无规则，杂乱无章的振动。 随机振动作为力学的一个分支，主要研究动力学系统在随机性激励（包括外激和参激）下的响应特性。从1905年爱因斯坦研究布朗运动，人们开始了对随机振动的研究。现在所说的随机振动始于20世纪50年代中期，当时由于火箭和喷气技术的发展，在航空航天工程中提出了3个问题：大气湍流引起的飞机抖振（气流分离或湍流激起结构或部分结构的不规则振动）；喷气噪声引起的飞行器表面结构的声疲劳；火箭运载工具中的有效负载的可靠性。以上问题的共同特点是激励的随机性。为了解决这些问题，把统计力学、通讯噪声及湍流理论中当时已有的方法移植到机械振动中来，随机振动也由此形成了一门学科。 1.2 随机振动基本理论及一些计算方法 表述一个随机振动比表述一个正弦振动要复杂。表述一个正弦振动用频率和振幅或加速度就可以了。而随机振动没有固定的周期，它包含的的频率成分是连续的而不像周期振动那样离散的，所以振幅或加速度要用随频率的变化曲线来表示，这个曲线叫频谱曲线。 随机振动有线性与非线性之分。 1.2.1 线性随机振动 对于线性系统随机振动的研究，理论上已经比较成熟。随机响应的精确高效求解方法是目前研究的热点问题之一，常规的求解方法有传统CQC（complete quadratic combination）方法和传统SRSS（square root of the sum of squares）方法。前一种方法是精确的，但是效率很低，甚至导致不可行；后一种方法效率有所提高，但是精度却有很大牺牲。正是由于这些不足，近年来大连理工大学林家浩教授提出并发展了的虚拟激励法（快速CQC算法），不仅提高了计算效率，而且精度也可以得到保证。 现简要介绍一下虚拟激励法和精细积分法。 （一）虚拟激励法 虚拟激励法的思想是，将一个包含随机载荷功率谱信息的虚拟载荷加到原系统上
振动利用工程
振动利用工程发展现状与应用前景 摘要阐述振动利用工程学科的形成、发展和振动利用的分类，以及当前研究与应用的情况。通过重点介绍振动利用工程领域近期崛起的具有发展前景的加工设备——聚合物电磁动态塑化挤出机，指出了振动利用的显著特征及其发展趋势，最后进行了展望与总结。 关键词：振动利用；研究现状；电磁动态加工原理；聚合物挤出机 Abstract:This paper expatiates on the forms，developments of subject of vibration using engineering，the classification of vibration using and the study and application of it. By introducing the equipment-electromagnetism dramatic polymer mold extruder，which has a good foreground，it points out the marked character and the development trend of the using vibration. Prospect and conclusion are given in the end of this paper. Key Words:vibration using; research status; electromagnetism dramatic processing principle，polymer mold extruder 0引言 通常认为，某种量随着时间或大或小的不断变化即为振动，它是物质运动的一种带有普遍意义的重要形式。在工业技术领域，振动现象屡见不鲜——各类振动机械、动力装置、仪器仪表和各种加工设备等，无一不存在振动问题。一般情况下，振动是有害的;但在一定的条件下，振动则是有利的。有害的振动需要抑制，而有利的振动则要充分利用。由此振动工程学科有两大分支——振动抑制工程和振动利用工程。本文着重阐述振动利用工程问题。 1振动利用工程学科的形成与分类 振动利用技术是 20 世纪后半期发展起来的一种具有广泛应用价值的技术，与工业生产及人类生活联系密切。伴随着现代电子与控制技术的不断发展，振动利用技术的应用愈来愈广，导致了新型工业的诞生，引起了产业结构和社会经济的巨大变化。 振动学科曾经是物理学或力学的一个分支，原属于基础科学。这一学科以力学和数学为基础，以现代测试技术、计算技术为手段，并从系统论、控制论及信息论等新兴学
结构主义语言学方法论18
18.结构 18.0 引言 这一部分考虑的是同一个词素类型在不同位置上的关系。由此来认识词和词组等的结构。 18.1 目的：词素类型的周期分布 我们记录下周期相似的几组词素类型，分别分析这些类型或排列（arrangement）是如何适用于表达的。 16.5所考虑到的因素涵盖了包含了一个词素类型的序列和标记这些序列的结果包含的数目之间的联系。第17章的程序表达了一个类型与伴随这个类型同时存在的其它类型之间的联系。它是去全面观察所有的序列，任何长度的，一个词素类型A进入其中的，去观察包含了这个词素类型的这些序列之间的相似性，以及由其它类型产生的序列的各个方面有什么相似性，或是确定包含词素类型A的序列。 更广阔的说，这是试图总结类型组合的周期分布，或可以方便的以组合为开端，这是16.5和17章的结果。对17、18两章考虑的因素能够认识比一个词素更长的各种各样的表达成分：在16.5中，这些成分是一个表达或言语延展的直接组成成分（在一连串的分析过程中）。在这里，我们将继续对这些组合结果进行分析，提出在其他特征方面的一致性和相似性，也包括之前考虑的那些方面之间的。例如，我们可以记录下在各种各样的序列中保持自己相当的位置的类型之间的相似性，或包含了个别序列（而不是其它的）的音渡和曲拱之间的相似性。
18.2 程序：在短环境中的替换（Short environment） 我们将对在指定的特征方面相似的一个结构的所有序列进行分类。 给出一个闪美特人的词素类型序列R+v+C(希伯来katàvti ‘I wrote’)和R+n+K（baxurim‘fellows’:17.31和附录17.33），我们记录下这两个序列之间的联系：R 在两者中都出现，v和n和R结合紧密，并且只在R后出现（325页）（在相同的位置上：就音位方面很令人吃惊；两个类型一起仅表现一个词素，一个由间断的元音序列组成的词素，不常增加一个辅音）；C和K伴随v和n。1这两个序列在表达上有完全不同的地位，即使RvC=V和RnK=N，因此它们之间的相似性在16章没有论述。但是在这一章，这种相似性可以由建立一个序列R+p+H来表示，p是一个包含了v和n的元音词素类型，H包括C和K。像这样的固定的序列就可以叫做一个结构。 像这样组合的结构没有涉及表达地位，导致我们在这忽略了在16章获得的结果，所以这个程序不能代替16章的程序。这样在16章我们可以得出闪美特的Rn=N（baxur ‘fellow’代替av ‘father’）。但是在这里，我们不能确定R+p+H和N（或N+K）之间的联系。 但是，找到PpH结构和其它表达部分之间的联系时可能的。RpH 和NK有一点是相同的，那就是只有在这两种结构中K才出现，且只有在这两个结构中有一个自由形式的序列或是没有粘着形式。Rp和N 1在17.33的附录中，类型C被分解，它的一部分变得与K的一部分相同；但是，在18章我们认为不是词素或C和K的部分而是它们的类型范畴变化了，即使没有这个分解，C和K也可以说成是一个共同的词素：-a在katva ‘she wrote’, yalda ‘she gave birth’ (RvC),以及在baxura ‘girl’,yalda ‘female child’(RnK).但是，类型C 和K仍然是不同的，因为在katv—,yald—中我们可以替换-a bu –u‘they did’,等等。但在baxur—,yald—中我们我们可以替换它为-im ‘plural’,等等。C在没有R的情况下绝不出现，但K在N和Rn后却可出现。
实际生活中的机械振动以及利用有益的振动
实际生活中的机械振动以及利用有益的振动 陈欣20110238 （一）实际生活中的机械振动 振动是日常生活和工程实际中普遍存在的一种现象。实际上，人类就生活在振动的世界里，地面上的车辆、空气中的飞行器、海洋中的船舶等都在不断振动着。房屋建筑、桥梁水坝等在受到激励后也会发生振动。就连茫茫的宇宙中，也到处存在着各种形式的振动，如风、雨、雷、电等随时间不断变化，从广义的角度来解释，就是特殊形式的振动（或波动），而电磁波不停地在以振动的方式发射和传播。就人类的身体来说，心脏的跳动、肺叶的摆动、血液的循环、胃肠的蠕动、脑电的波动、肌肉的搐动、耳膜的振动和声带的振动等，在某种意义上来说也是一种振动，就连组成人类自身的原子，也都在振动着。 所谓机械振动，是指物体（或物体系）在平衡位置（或平均位置）附近来回往复运动。在机械振动过程中，表示物体运动特征的某些物理量（如位移，速度，加速度等）将时而增大、时而减小地反复变化。在工程实际中，机械振动是非常普遍的，钟表的摆动、车厢的晃动、桥梁与房屋的振动、飞行器与船舶的振动、机床与刀具的振动、各种动力机械的振动等，都是机械振动。 工程中有大量的振动问题需要人们研究、分析和处理，特别是近代机器结构正向大功率、高速度、高精度、轻型化、大型化和微型化等方向发展，振动问题也就越来越突出，因此掌握振动规律就显得十分重要了。只有掌握了振动规律和特征以后，才能有效地利用振动的有益方面并限制振动的有害方面。 （二）利用有益的振动 在日常生活中，人们往往只看到了振动带了的危害。例如，运载工具的振动会使乘客感到不舒服；环境噪声使人烦躁不安；共振及次谐波共振会引起机械设备、桥梁结构及飞机的破坏；地震使人民的生命财产遭受巨大的损失。对于有害振动来说，往往需要采取有效措施对振动加以限制以至消除。但是振动并非都是有害的，在许多方面合理地利用振动也能给人类造福，改善人民的生活。例如，拨动琴弦能发出美妙动人的乐章，使人心旷神怡；在医疗方面，利用超声波能够诊断、治疗疾病；在土建工程中，振动打桩、振动拨桩以及混凝土灌注时的振动捣固等能够提高工作效率；在电子和通信工程方面，录音机、电视机、收音机、程控电话等诸多电子元件以及电子计时装置和通信系统使用的谐振器等都是由于振动才有效地工作的；在工程地质方面，利用超声波进行检测、地质勘探和油水混合及油水分离；在石油开采上，还可以利用振动提高石油产量；海洋工程方面，海浪波动的能量可以用来发电；在许多工矿企业，可以利用振动完成许多工艺过程，或用来提高某些机器的工作效率。近40多年来，应用振动原理而工作的机器（振动机械）得到了迅速发展。据不完全统计，目前已用于工业生产中的振动机有百余种之多。例如，振动给料机、振动输送机、振动整形机、振动筛、振动离心脱水机、振动干燥机、振动冷却机、振动球磨机、振动光饰机、动平衡试验机和振动破碎机、振动压路机、振动摊铺机、振动冷冻机、仓壁振动器、振动夯土机、振捣器、振动沉拨桩机和各种形式的激振器等，这些振动机械在各个工业部门已发挥了重要作用。目前国内外科技工作者正在努力从事振动利用工程方面的研究，并已在振动利用工程学科取得了一系列的研究成果，促进了该学科的形成与进一步发展。 （三）振动设备及相关技术的应用与发展
机械振动理论基础及其应用
旋转机械振动与故障诊断研究综述 1．前言 工业生产离不开回转机械，随着装置规模不断扩大，越来越多的高速回转机械应用于工业生产，诸如高速离心压缩机、汽轮机发电机组。动态失稳造成的重大恶性事故屡见不鲜。急剧上升的振动可在几十秒之内造成机组解体,甚至祸及厂房，造成巨大的经济损失和人员伤亡。此外，机械振动可能降低设备机械性能，加速机械零部件的磨损，发出的噪声损害操作者的健康。但是振动也能合理运用，如工业上常用的振动筛、振动破碎等都是振动的有效利用。工程技术人员必须认真对待机械振动问题，当机组产生有害的振动时，及时分析原因，坚持用合理的振动测试标准，采取科学的防治措施。 2．旋转机械振动标准 ●旋转机械分类： Ⅰ类：为固定的小机器或固定在整机上的小电机，功率小于15KW。 Ⅱ类：为没有专用基础的中型机器，功率为15~75KW。刚性安装在专用基础上功率小于300KW的机器。 Ⅲ类：为刚性或重型基础上的大型旋转机械，如透平发电机组。 Ⅳ类：为轻型结构基础上的大型旋转机械，如透平发电机组。 ●机械振动评价等级： 好：振动在良好限值以下，认为振动状态良好。 满意：振动在良好限值和报警值之间，认为机组振动状态是可接受的（合格），可长期运行。 不满意：振动在报警限值和停机限值之间，机组可短期运行，但必须加强监测并采取措施。 不允许：振动超过停机限值，应立即停机。 3．振动产生的原因 旋转机械振动的产生主要有以下四个方面原因，转子不平衡，共振，转子不对中和
机械故障。 4．旋转机械振动故障诊断 4.1转子不平衡振动的故障特征 当发生不平衡振动时，其故障特征主要表现在如下方面： 1 ）不平衡故障主要引起转子或轴承径向振动，在转子径向测点上得到的频谱图, 转速频率成分具有突出的峰值。 2 ）单纯的不平衡振动，转速频率的高次谐波幅值很低，因此在时域上的波形是一个正弦波。 3 ）转子振幅对转速变化很敏感，转速下降，振幅将明显下降。 4 ）转子的轴心轨迹基本上为一个圆或椭圆，这意味着置于转轴同一截面上相互垂直的两个探头，其信号相位差接近90°。 4.2旋转机械振动模糊诊断 4.2.1 振动模糊诊断基本原理 振动反映了系统状态及变化规律的主要信息，统计资料表明：机械设备的故障有67 % 左右是由于振动引起的，并且能从振动和振动辐射出的噪声反映出来。回转机械的振动信息尤其明显，且振动诊断具有快速、简便、准确和在线诊断等一系列优点，所以振动诊断法是旋转机械状态识别和故障诊断的最有效、最常用的方法。 但是，由于机械系统本身的复杂性以及所摄取的振动信号强烈的模糊性，使故障之间没有清晰的界限，这时利用传统的振动频谱分析，对一个故障可能有多个征兆来表现，一个征兆也可能有多个故障原因的复杂现象，往往难定两者的对应关系进行指导维修。振动模糊法，将模糊数学与振动诊断相结合，利用模糊综合评判技术，较好地处理了回转机械故障的不确定性问题。 4.2.2旋转机械振动模糊诊断法的实现 隶属函数的确定
结构主义美学
结构主义美学 structurist esthetics 运用语言的结构和模式来研究、解释文学现象的现代西方美学思潮。主要流行于法国。它不关心作品所表现的客观世界，而是研究语言信息场内语言的美学功能，力图以此规定出文学的本质、功能，以及作品与社会的关系、作品与作者和读者的关系。 形成20世纪20年代出现的俄国形式主义是结构主义美学的端倪。代表人物有谢克洛夫斯基、R.雅可布逊(1896～1982)、托马谢夫斯基(1890～1957)、廷亚诺夫(1894～1943)等。他们着重于诗歌语言结构的研究。在他们看来，作品的文学性在于语言的运用和修辞技巧的安排，美学研究应关心的是“如何表现”，而不是“表现了什么”。诗的审美功能在于打破人在日常生活中的因循守旧的感觉方式，克服人对现实的麻木、对外界消极反映的弱点，高度发展人的意识。诗的语言不是传达信息的实用工具，也不是获取知识的认识手段，而是人类的一种永恒的自我规定的连续活动。 两次世界大战之间，雅可布逊把俄国形式主义思潮传播到东欧，使它与瑞士语言学家 F.de索绪尔(1857～1913)的语言学、 E.胡塞尔的现象学、德国哲学家 E.卡西勒的象征形式哲学结合，形成布拉格语言学派，并始称为结构主义。捷克斯洛伐克的穆卡洛夫斯基(1891～1975)发挥索绪尔语言学的基本概念,形成了关于文学符号和结构的理论。他认为文学语言是一套“自主符号”，它不是指向符号以外的实际环境，而是指向作品本身的世界。文学语言的特点是最大限度地偏离日常实用语言的指称功能。对标准语言规范的歪曲是诗的灵魂，它使诗人能在公认的语言形式之外找到自己诗意的表现方式。雅可布逊把隐喻和借喻视为语言行为甚至一般人类行为中极重要的象征符号。他认为借喻是模仿式的，隐喻是传感式的。任何艺术作品都可以根据它们使用借喻还是隐喻来确定其特征。浪漫诗人、象征诗人是隐喻结构占优势，英雄史诗、现实主义作品是借喻占优势。特定的个人也正是通过运用隐喻和借喻的方法和语义显示出个人风格、趣味和趋向的。 流派60年代法国人类学家 C.勒维-斯特劳用结构主义语言学方法研究原始部落社会中的社会现象与社会意识,创立了结构主义人类学,使以结构主义语言学为方法论的结构主义思潮几乎在哲学、美学、历史学、心理学、人类学等领域同时漫生。美学方面形成了批评、叙述学、文本分析等三个流派。 结构主义批评代表人物是法国的R.巴尔特（1915～1980）、P.索勒尔(1936～)等。他们不重作品语言的所指面（内容），而注意能指面(语言)；重视阅读反应的“统一性”与“参与性”，主张批评家积极介入作品的阅读过程，创造作品的意义。巴尔特认为文学的真正本质是一个功能系统，其中作品是“常量”，而产生这一作品的时代是“变量”，读者的反应是互变组成，他给作品带来自己的历史、语言和自由。因此，他将结构主义看作一种活动，即从真实的客体着手，先将它分割，然后又把它重构，从而使一个新客体从原客体中不可见的、甚至不可解释的意义中抽引出来。 结构主义叙述论叙述论以语言学结构功能或“行为模式” 来表征叙述文的本质特性。代表人物有勒维-斯特劳、巴尔特、A.J.格雷马、T.托多罗夫等。巴尔特指出,叙述文完全由功能组成,文中所有一切都表现一定的意义。它有3种不同情况：①功能，即文学本身具有一定的含义。②行为，即作品中人物所作所为。③叙述，即叙述者自己如何理解故事并怎样向读者介绍。他认为语言和文体是时间和生物人的自然产物，写作却是来自历史统一性的一个行动，是一种功能，是创作与社会之间的交往。托多罗夫认为,叙述文由4部分组成：语义范畴、修辞范畴、言语范畴、句法范畴。俄国形式主义者普洛普(1895～?)使用“行为模式”分析方法着重研究民间故事中起不同作用的各种因素及其相互关系。“行为模式”分析的主要特征是根据叙述文故事中的不同功能，将其中出现的人、物、思想、理论、时空、气候等列为模式，然后根据模式内容的变化作进一步分析研究。这种分析方法影响着勒维-斯特劳对神话的分析。格雷马则把勒维－斯特劳的纵聚合倾向模式与普洛普的横组合模式结合了起来。 结构主义文本分析文本是结构主义美学使用的基本概念，一般意义指按语言规则结合而成的词句组合体，严格意义指语言组合体中不同语言学层次上的结构组织本身。它可以指某一层次上的语言学结构如音位层、语素层、词组层、句群层等，也可以指各层次上语言学结构的总体。 文本分析即对文学作品作语言学结构的分析。雅可布逊和勒维-斯特劳使用这种方法对波德莱尔的14行诗《猫》作了分析。作用与局限结构主义美学为客观精细地分析审美客体，尤其是分析文学作品，提供了可资借鉴的方法论，有助于推进对艺术品的本质、内容与形式关系的认识。但它从初期重视艺术的审美功能到后期只重视模式文本分析，有日趋严重的唯文本主义倾向。它的方法论不能上升到人类审美活动的本体论高度和广度。
振动理论及应用期末复习题题
2008年振动力学期末考试试题 第一题（20分） 1、在图示振动系统中，已知：重物C 的质量m 1，匀质杆AB 的质量m 2，长为L ，匀质轮O 的质量m 3，弹簧的刚度系数k 。当AB 杆处于水平时为系统的静平衡位置。试采用能量法求系统微振时的固有频率。 解： 系统可以简化成单自由度振动系统，以重物C 的位移y 作为系统的广义坐标，在静平衡位置时 y ＝0，此时系统的势能为零。 AB 转角：L y /=? 系统动能： m 1动能：2112 1 y m T = m 2动能：2222222 22222)3 1(21))(31(21)31(2121y m L y L m L m J T ====? ω m 3动能：2322 32333)2 1(21))(21(2121y m R y R m J T ===ω 系统势能： 221)2 1 (21)21(y k y g m gy m V ++-= 在理想约束的情况下，系统的主动力为有势力，则系统的机械能守恒，因而有： E y k gy m gy m y m m m V T =++-++= +2212321)2 1 (2121)2131(21 上式求导，得系统的微分方程为： E y m m m k y '=+++) 2 1 31(4321 固有频率和周期为： ) 2 131(43210m m m k ++= ω 2、质量为m 1的匀质圆盘置于粗糙水平面上，轮缘上绕有不可伸长的细绳并通过定滑轮A 连在质量为m 2的物块B 上；轮心C 与刚度系数为k 的水平弹簧相连；不计滑轮A ，绳及弹簧的质量，系统自弹簧原长位置静止释放。试采用能量法求系统的固有频率。 解：系统可以简化成单自由度振动系统，以重物B 的位移x 作为系统的广义坐标，在静平衡位置时 x ＝0，此时系统的势能为零。 物体B 动能：2212 1 x m T =
机械振动理论及工程应用
机械振动学学习报告 摘要：简述了机械振动学的发展历程，振动利用中的若干新工艺理论与技术，振动机械及其相关技术的应用与发展，介绍了振动在人类生活工作中起到了非常重要的作用。通过对具体实例——单电机振动给料机的计算分析，得出机械振动对机器工作性能的影响。并介绍了单自由度、多自由度的线性振动系统振动的基本理论和隔振的基本原理。关键词：机械振动；振动给料机；线性振动系统 Abstract：This paper describes the development course of study of mechanical vibration and the utilization of some new technology theory and technology. The vibration has played a very important role in human life and work. By analyzing the practical example-single motor , vibrating feeder calculation and analysis of mechanical vibration machine has influence on the performance. And introduced the single-degree-of-freedom, multi-freedom system vibration of the linear vibration of the basic theory and the basic principle of vibration isolation. Keywords：Mechanical vibration; Vibrates the feeding machine; Linear vibration system 第一章绪论 1.1振动振动学的发展 振动振动学科是20世纪后半期逐渐形成和发展起来的一门新学科。目前正处在迅速发展过程中，由于该学科所涉及的有关技术与工业生产及人类生活联系十分密切，它能为社会创造重大的经济效益和社会效益，能为人类生活提供极大的方便和良好的服务，目前已成为人类生产活动与生活过程中一种不可缺少的手段与必要的机制。国内以闻邦椿院士为首的科研团队一直以极大的精力从事这一领域的研究，在振动利用工程这一学科的多个领域取得了一系列的研究成果，促进了该学科的形成与发展。自然界和人类社会中的某一个量随时间或大或小的变化即称为振动。振动是物质世界运动的一种基本形式，物质世界中的每一个物体及其中的每一个分子都始终处于振动之中。毫无例外，人类自身的每一器官也每时每刻都处在振动之中，例如，心脏的搏动、血液的循环、肺部的张缩呼吸、脑细胞的思维以及耳膜的振动和声带的振动等，前面所列举的这些振
机械振动理论基础及其应用(张).
机车传动轴振动分析与仿真优化Vibration Analysis of Commercial Vehicle Driveline 摘要:机车传动轴的振动及噪声直接影响了整车传动的平稳性与乘坐的舒适性,甚至影响到整车的可靠性。作为商用车制造厂,必须对传动轴的振动情况进行研究并对传动轴系进行合理的布置与设计,从根本上控制产生振动与噪声的因素。为了尽快解决某车型传动系振动带来的汽车传动轴中间支承横梁开裂的问题,本文应用了国内外的一些研究成果,从理论和试验两方面分析了某重型机车传动系振动的原因和机理,提出解决措施,并对传动系进行了优化设计。同时,本文还从系统论的观点出发,对传动系振动问题寻求最优解决方案。 关键词:传动轴系振动分析仿真优化 Abstract:The NVH of commercial-vehicle driveline directly affects easiness andsafety of the whole vehicle.In order to reduce the vibration and noise,it isnecessary for the vehicle manufacture to research the NVH of driveline and tocarry out rational layout and design to the driveline which is the fundamentalways of all.In this paper,some research results of the domestic and foreign havebeen applied to analyze the vibration of driveline theoretically andexperimentally.Furthermore,the vehicle chassis intermediate mounting crossmember abruption problem due to the vibration of driveline has been resolvedby optimizing the driveline layout.Based on system theory,this thesis givesout the optimal solution to the driveline vibration. Keywords: Vehicle Drive line;Vibration Analysis;Optimization 第一章引言 1.1课题背景和实际意义 机车是一个复杂的多自由度“质量—刚度—阻尼”振动系统,是由多个具有固有振动特性的子系统组成,如车身的垂直振动、纵向角振动和侧倾振动、发动机曲轴