《机械振动导论》PPT课件

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1、机械振动基础机电工程学院康献民振动广泛存在于自然界:地震中的地壳、多原子分子中的原子乐器:鼓面、琴弦人体：声带耳膜……心脏肺→没有振动，说不出振动→没有振动，听不到振动→没有振动，也不能学习振动共振现象的危害1940年11月7日美国Tocama悬索桥因共振而坍塌第一节引言所谓振动，广义地讲，指一个物理量它的平均值附近不停地经过极大值和极小值而往复变化。机械振动指机械或结构在它的静平衡位置附近的往复弹性运动。本书涉及的振动如果没有特别说明，均指机械振动。机械振动所研究的对象是机械或结构，在理论分析中要将实际的机械或结构抽象为力学模型，即形成一个力学系统。可以产生机械振动的力学系统，

2、称为振动系统，简称系统。一般来说，任何具有弹性和惯性的力学系统均可能产生机械振动。下一页第一节引言振动系统发生振动的原因是由于外界对系统运动状态的影响，即外界对系统的激励或作用。如果外界对某一个系统的作用使得该系统处于静止状态，此时系统的静平衡位置可以分为稳定平衡、不稳定平衡和随机平衡等几种情况。机械振动中的平衡位置是系统的稳定平衡位置。系统在振动时的位移通常时比较小的，因为实际结构的变形一般是比较小的。在工程和日常生活中有大量的，丰富多彩的振动现象。在很多情况下机械振动是有害的，而在某些情况下，人们又利用振动进行工作。上一页下一页第一节引言对于工程实际中的结构振动问题，人们关系

3、振动会不会使结构的位移、速度、加速度等物理量过大。因为位移过大可能引起结构各个部件之间的相互干涉。振动过大也造成结构的应力过大，即产生过大的动应力，有时这种动应力比静应力大得多，容易使结构早期损坏。通常分为运动学问题、静力问题、动力学问题为了避免振动危害，利用振动进行工作，我们应了解结构振动的规律，在实际工作中应用这些规律。随着科学技术的进步，结构的设计向高强度低质量方向发展，振动问题尤显突出，对结构的设计制造提出了更高的要求。因此，现代的工程技术员应该掌握必要的振动知识，并将它应用与实际工作中。上一页下一页第一节引言在机械振动中，把外界对振动系统的激励或作用，称为振动系统的激励

4、或输入。而系统对外界影响的反应，称为振动系统的响应或输出。从理论上讲，激励、系统和响应的振动问题可以分成下面几种基本课题：1.振动设计在已知外界激励的条件下设计系统的振动特性，使其响应满足预期的要求。2.系统识别根据已知的激励与响应的特性分析系统的性质，并可进一步得到振动系统的全部参数。3.环境预测已知系统振动性质和响应，研究激励的特性。上一页返回系统对激励的响应自激振动(机械)系统单自由度多自由度强迫振动自由振动反馈机制持续激励初始激励恒定能源激励响应第二节振动的分类机械很动包含了丰富的内容，按不同情况进行分类便于加深对它的认识，方便分析和处理振动问题。下面是一些常见的分类。1

5、.2.1线性振动和非线性振动振动大致可分成线性振动和非线性振动两种。从物理上看，线性振动是指系统在振动过程中，振动系统的惯性力、阻尼力、弹性力与绝对加速度、相对速度、相对位移的关系成线性关系，非线性振动系统阻尼力可能是相对速度的非线性函数，也可能是位移的函数或同时是位移的函数或同时是位移和速度的函数。、返回第二节振动的分类1.2.2确定性振动和随机振动一个振动系统的振动，如果对任意时刻t，都可以预测描述它的物理量的确定的值x，即振动是确定的或可以预测的，这种振动称为确定性振动。反之，对许多振动，我们无法预料它在未来某个时刻的确定值。比如，汽车行驶时由于路面不平引起的振动，地震时建

6、筑物的振动等等。这种振动称为随机振动。在确定性振动中，振动系统的物理量可以用随时间变化的函数描述。而随机振动只能用概率统计方法描述。返回振动的时域波形名称波形名称波形第二节振动的分类1.2.3离散系统和连续系统系统的自由度数定义为描述系统运动所需要的独立坐标的数目。在实际中遇到的大多数振动系统，其质量和刚度都是连续分布的，通常需要无限多个自由度才能描述它们的振动，它们的运动微分方程是偏微分方程，这就是连续系统。在结构的质量和刚度分布很不均匀时，或者为了解决实际问题的需要，往往吧连续结构简化为由若干个集中质量，集中阻尼和集中刚度组成的离散系统。所谓离散系统就是指系统只有有限个自由度

7、。上一页下一页第二节振动的分类在离散系统中，单自由度系统即只有一个自由度的振动系统最简单，两个以上自由度的离散系统称为多自由度系统。描述离散系统的振动可用常微分方程，因此，离散系统比连续系统在数学处理方面难度要小。在具体问题中采用多少个自由度的振动系统描述结构振动要看实际需要和要求的精度，并要考虑数许处理时的难度。但取定的振动系统应该保持原有结构的重要性质，接近结构振动的实际情况并使问题的分析处理较为简单，能得到与实际情况相近且精度满意的结果。返回单自由度振动系统确定系统运动所需