振动力学全套精品课件

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绪论
激励
（输入）
√ √
系统
响应
（输出）
?
第一类：已知激励和系统，求响应
正问题
动力响应分析 主要任务在于验算结构、产品等
在工作时的动力响应（如变形 、位移、应力等）是否满足预定的安全要求和其它要求 在产品设计阶段，对具体设计方案进行动力响应验算，若不 符 合要求再作修改，直到达到要求而最终确定设计方案，这 2006年 5月4日 中国力学学 一过 程就是所谓的振动设计 12
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绪论
• 绪论
• 基本概念与学习目的 • 振动问题的提法 • 力学模型 • 振动及系统分类
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绪论
• 力学模型
振动系统三要素：质量，刚度，阻尼
质量是感受惯性（包括转动惯量）的元件，刚度是感受弹性的元件， 阻 尼是耗能元件
绪论
• 绪论
• 基本概念与学习目的 • 振动问题的提法 • 力学模型 • 振动及系统分类
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绪论
• 振动及系统分类
按运动微分方程的形式可分为： 描述其运动的方程为线性微分方程，相应的系 统称为线性系统。线性系统的一个重要特性是 线性叠加原理成立
激励
（输入）
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系统
响应 （输出）
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绪论
激励 （输入）
系统
响应 （输出）
振动问题按这三个环节可分为三类问题
第一类：已知激励和系统，求响应
第二类：已知激励和响应，求系统 第三类：已知系统和响应，求激励
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绪论
激励
（输入）
? √ √
系统
响应 （输出） 第二个逆问题
第三类：已知系统和响应，求激励 环境预测
例如：为了避免产品在公路运输中的损坏，需要通过实地行 车 记录汽车振动和产品振动，以估计运输过程中是怎样的一 种振 动环境，运输过程对于产品是怎样的一种激励，这样才 能有根 据地为产品设计可靠的减震包装
绪论
• 绪论
• 基本概念与学习目的 • 振动问题的提法 • 力学模型 • 振动及系统分类
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绪论
• 振动问题的提法
通常的研究对象被称作系统
它可以是一个零部件、一台机器或者一个完整的工程结构等
外部激振力等因素称为激励（输入） 系统发 生的振动称为响应（输出）
描述振动系统的两类力学模型： （1）连续系统模型（无限多自由度系统，分布参数系统） 结
构参数（质量，刚度，阻尼等）在空间上连续分布 数学工具：偏微 分方程
（2）离散系统模型 （多自由度系统 ，单自由度系统）
结构参数为集中参量
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数学工具：常微分方程
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绪论
各个不同领域中的现象虽然各具特色，但往往有着相似的数学 力学描述。正是在这个共性基础上，有可能建立某种统一的 理 论来处理各种振动问题
振动力学
借助数学、物理、实验和计算技术，探讨各种振动现象，阐 明 振动的基本规律，以便克服振动的消极因素，利用其积极 因素 ，位合理解决各种振动问题提供理论依据
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绪论
• 学习目的
许多情况下，振动是有害的 它常常是造成机械
和结构破坏和失效的直接原因 例如：1940年美国的Tacoma Narrows吊桥 1972年日本海南电厂的一台66
万千瓦的气轮发电机组 美国第一颗人造卫星“探险者I号” ，“国际
通讯卫星V号”
线性振动
描述其运动的方程为非线性微分方程，相应的 非线性振动 需要称为非线性系统。对于非线性振动，线性 叠加原理不成立
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绪论
• 学习目的
振动也有它积极的一方面，是可以利用的 例如： 振动是通信、广播、电视、雷达等工作的基础 工业 用的振动筛、振动沉桩、振动输送以及地震仪等
学习振动力学的目的之二： 运用振动理论去创造和设计新型的振动设备、仪器 及自动化装置
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绪论
• 基本概念与学习目的 定义
从广义上讲，如果表征一种运动的物理量作时而增大时而减 小 的反复变化，就可以称这种运动为振动 如果变化的物理量是一些机械量或力学量，例如物体的位移 、 速度，加速度、应力及应变等等，这种振动便称为机械振 动 振动是自然界最普遍的现象之一 各种物理现 象，诸如声、光、热等都包含振动 （1）心脏的搏动、耳膜和声带的振动，（2）桥梁和建筑物 2006年5月4日 ， （4）机床和刀具在加工时的振动 在风和地震作用下的振动，（ 3）飞机和轮船航行中的振动 4
振动力学
教学内容
教学内容
• 绪 论 • 单自由度系统自由振动 • 单自由度系统受迫振动 • 多自由度系统的振动 • 振动问题的近似解法 • 连续体系统的振动
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绪论
• 绪论
• 基本概念与学习目的 • 振动问题的提法 • 力学模型 • 振动及系统分类
振动会影响精密仪器的功能，降低加工精度，加剧构件疲劳和磨 损 桥梁因振动而倒塌，飞机机翼的颤振、机轮的抖振而造成事故 强烈的振动噪声而形成严重公害
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绪论
学习振动力学的目的之一： 掌握振动的基本理论和分析方法，用以确定和限制振 动对工程结构和机械产品的性能、寿命和安全的有害 影响
会学术大会‘2005’
绪论
激励
（输入）
√ ? √
系统
响应 （输出） 第一个逆问题
第二类：已知激励和响应，求系统 系统识别，系统辨识
来自百度文库
求系统，主要是指获得对于系统的物理参数（如质量、刚度 和 阻尼系数等）和系统关于振动的构有特性（如固有频率、 主振 型等）的认识 以估计物理参数为任务的叫做物理参数辨识，以估计系统振动 固有特性为任务的叫做模态参数辨识或试验模态分析