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振动力学课程

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发表于 2008-10-3 02:20:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
振动是自然界最普遍的现象之一。大至宇宙,小至原子粒子,无不存在着振动。人类本身也离不开振动:心脏的搏动,耳膜和声带的振动等。工程中的振动更是比比皆是,例如:建筑结构和桥梁在风或地震载荷下的振动,机械系统运行中所产生的振动,刀具切削过程中的振动,飞机机翼的颤振等等。 各个不同领域中的振动现象虽然各具特色,但有着共同的客观规律。因此有可能建立一个统一的理论来进行研究。振动力学就是这样一门力学分支学科。在统一的力学模型基础上,振动力学应用数学、实验和数值计算等方法,探讨各种振动现象的机理,阐明振动的基本规律,从而为解决实践中可能产生的振动问题提供理论依据。 对于大多数的工程系统,振动是有害的,它往往是造成结构破坏的直接的原因。例如,振动会影响精密仪器的性能,降低加工精度和光洁度,加剧构件疲劳和磨损,缩短机器和结构的使用寿命。飞机和汽车等的振动即使不引起破坏,也会劣化乘载环境,强烈的振动噪声会形成公害。因此学习振动力学的目的之一,就是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系统和机械产品等的性能、寿命及安全的有害的影响。另一方面,振动也有可以利用的方面。例如,将振动用于生产工艺如振动传输、振动筛选、振动抛光、振动沉桩、振动消除内应力等。此外,电系统的振动也是通讯、广播、电视、雷达等工作的基础。因此,学习振动力学的目的之二,就是应用振动理论去创造和设计新型的振动设备、仪器和自动化装置。 通常我们称所研究的对象为系统,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。构成系统的基本要素是惯性元件、弹性元件和阻尼元件。惯性元件贮存动能,弹性元件贮存势能,阻尼元件则耗能。初始干扰、强迫力等外界对系统的作用称为激励或输入。系统在激励作用下所产生的运动称为系统的响应或输出。 (输出) 响应 (输入) 激励 系统 振动问题按图示的三个环节可以分为如下三类: ---­振动分析:已知激励和系统特性求系统的响应。为机械强度或刚度计算提供依据。 ---系统识别:已知激励和响应求系统的特性参数。这类问题也可称为系统设计,即在一定的激励条件下确定系统参数,使相应满足指定的条件。 ---振动环境预测:已知系统特性和响应求激励,即判别系统的环境特性。 实际振动问题往往错综复杂,可能同时包含识别、分析和设计几方面问题。振动力学作为一门力学课程着重讨论振动分析问题。 根据研究侧重点的不同,可从不同角度对振动进行分类。 1.按对系统的激励类型划分 (1)自由振动:系统受初始激励后不再受外界激励的振动 (2)受迫振动:系统在外界控制的激励作用下的振动 (3)自激振动:系统在自身控制的激励作用下的振动 (4)参数振动:系统自身参数变化激发的振动 2.按系统的响应类型划分 (1)确定性振动:响应是时间的确定性函数。根据响应存在时间分为暂态振动和稳态振动,前者只在较短时间中发生,后者可在充分长时间中进行。根据响应是否有周期性还可分为:简谐振动,周期振动,准周期振动,混沌振动。 (2)随机振动:响应为时间的随机函数,只能用概率统计的方法进行描述。 3.按系统的性质从不同方面划分 (1)确定性系统和随机性系统:确定性系统的系统特性可用时间的确定性函数给出。随机性系统的系统特性不能用时间的确定性函数给出,只具有统计规律性。 (2)离散系统和连续系统:离散系统是由彼此分离的有限个质量元件、弹簧和阻尼器构成的系统,有有限个自由度,数学描述为常微分方程。最简单的离散系统为单自由度系统。连续系统是由弦、杆、轴、梁、板、壳等弹性元件组成的系统,有无穷多个自由度,数学描述为偏微分方程。 (3)定常系统和参变系统:定常系统是系统特性不随时间改变的系统,数学描述为常系数微分方程。参变系统是系统特性随时间变化的系统,数学描述为变系数微分方程。 (4)线性系统和非线性系统:线性系统是质量不变、弹性力和阻尼力与运动参数成线性关系的系统,数学描述为线性微分方程。非线性系统是不能简化为线性系统的系统,数学描述为非线性微分方程。 需要指出,对于相同的振动问题,在不同条件下或为不同的目的,可以采用不同的振动模型。例如,外界激励很小的受迫振动可以视为自由振动;在较短时间间隔内研究周期很长的周期振动便与混沌振动难以区分;连续系统可将分布参量近似地凝缩为若干个集中参量,从而简化为离散系统;微幅振动的非线性系统可近似作为线性系统处理。模型的建立及分析模型所得的结论,必须通过科学实验或生产实践的检验。只有那些符合或大体符合客观实际的模型和结论才是正确或基本正确的。
发表于 2009-1-28 11:27:48 | 显示全部楼层
详细啊!感谢分享!
cheng71244 该用户已被删除
发表于 2009-2-14 19:40:46 | 显示全部楼层
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
发表于 2009-2-27 17:47:42 | 显示全部楼层
感谢分享。:) :) :) :) :)
发表于 2009-5-12 10:58:42 | 显示全部楼层
谢谢楼主的分享:loveliness:
发表于 2009-6-22 17:41:48 | 显示全部楼层
呵呵呵呵呵呵:L 本文来自大学力学论坛(http://www.xuelixue.cn
发表于 2010-4-21 17:11:59 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享啊。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
发表于 2010-5-30 11:08:19 | 显示全部楼层
{:11_278:}{:11_280:}
发表于 2010-6-5 14:45:34 | 显示全部楼层
renqi buwang a !lixue lengmen
发表于 2013-1-22 21:27:32 | 显示全部楼层
很经典的科普论述,有心人的总结
发表于 2016-7-14 13:26:17 | 显示全部楼层
谢谢分享谢谢分享谢谢分享谢谢分享谢谢分享
发表于 2017-3-15 18:04:38 | 显示全部楼层
谢谢分享谢谢分享谢谢分享
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