机械振动学第1章绪论(第45节).ppt

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1、1.4 振动的分类,振动现象按系统相应的性质可分为两大类:,确定振动与随机振动。,1对于一个确定系统，在受到确定激励时，响应也是确定的。这类振动称为确定振动。,2对于确定系统，在受到随机激励时，系统的响应是随机的。这类振动称为随机振动。,随机振动只能用概率统计的方法来描述。,对于随机结构系统来说，无论是受到确定激励，还是随机激励，其响应均为随机的，这类振动称为随机结构(系统)振动。,1.4 振动的分类,此外，还可以按激励的控制方式分类如下所述。,1自由振动：系统受初始激励后不再受外界 激励的振动。,2强迫振动：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

2、。,4.参激振动：系统自身参数变化激发的振动。,1.5 振动问题及其解决方法,1.振动问题,不论是确定的还是随机的振动问题，一般说来，无非是在激励、响应和系统特性三者之中已知两者求第三者。,(1)振动分析：,(2)系统识别：,在激励条件与系统特性已知的情形下，求系统的响应，就是所谓振动分析。,在激励与响应已知的情形下，来确定系统的特性，就是所谓振动特性测定或系统识别。,1.5 振动问题及其解决方法,(3)振动设计：,(4)振动环境预测：,实际的振动问题往往是错综复杂的，它可能同时包含识别、分析和设计等几个方面的问题。,在一定的激励条件下，如何来设计系统的特性，使得系统的响应满足指定的条件，这就

3、是所谓振动综合或振动设计。,在系统特性和响应已知的情形下，求激励，即判别系统的环境特性，就是所谓振动环境预测。,1.振动问题,1.5 振动问题及其解决方法,2解决振动问题的方法,理论分析主要体现在“计算”,实验研究有虚拟“试验”,1.5 振动问题及其解决方法,工程实际振动问题的计算结构动力学,计算技术在振动力学中的应用,1.5 振动问题及其解决方法,计算技术在汽车振动分析中的应用,用计算机模拟整车的动力学特性,1.5 振动问题及其解决方法,计算工程软件在振动分析中的应用,发动机的有限元分析的动态演示,1.5 振动问题及其解决方法,计算技术在飞机振动分析中的应用,飞机机翼的振动演示,1.5 振动

4、问题及其解决方法,计算结构动力学在振动分析中的应用,工程实际振动问题的动态演示,1.5 振动问题及其解决方法,计算工程软件在振动分析中的应用,桥梁振动的动态演示,1.5 振动问题及其解决方法,计算工程软件在振动分析中的应用,第一阶振型图,第二阶振型图,风振响应图,有限元图,北京植物园展览温室风振响应,1.5 振动问题及其解决方法,计算工程软件在振动分析中的应用,涡轮机频率分析的动态演示,1.5 振动问题及其解决方法,振动在汽车碰撞中的应用,汽车正面碰撞的演示,1.5 振动问题及其解决方法,振动在汽车碰撞中的应用,汽车正面碰撞的振型演示,1.5 振动问题及其解决方法,振动在汽车碰撞中的应用,汽车

5、碰撞实景以及前后分析图解,1.5 振动问题及其解决方法,振动力学在现代科技的应用,纳米管的 1阶(A)、2阶(B)、3阶(C)振动的振型与悬臂梁振型相同。纳米管的截面尺度约1纳米(nm)=10-3微米(m)=10-6毫米(mm)。1999年Science 杂志,1.5 振动问题及其解决方法,振动力学在现代科技的应用,纳米管振动 的幅频特性与单自由度系统特性完全相同，且共振频率很高，达 2.4 MHz，因此以纳米管作为振动传感器可以获得很宽频带的传感器。1999年Science 杂志,1.5 振动问题及其解决方法,振动实验与测试,线性条件下，被测试的结构的振动特性是结构固有的，可以用不同的数学模

6、型描述，但这些模型均是对结构特征值的近似表示，关键在于解决实验模型和结构实际特性之间的近似程度问题。,测试系统应包括：试验结构、激励系统、测量系统、分析系统、检测系统。,1.5 振动问题及其解决方法,振动实验与测试,光测法：将机械振动转换为光信息进行测量的方法。,电测法：机电变换原理。,机械法：杠杆（相对式接触式）或惯性原理（绝对式接触式）接收并记录振动的方法。,振动测试方法如下所述。,1.5 振动问题及其解决方法,振动实验与测试,感应式振动试验台,可进行试验的项目：冲击、正弦、正弦+随机、随机、随机+随机、实测信号模拟、冲击响应谱、瞬态捕捉。,1.5 振动问题及其解决方法,振动实验与测试,用

7、振机进行拱坝原体振动试验,三向六自由度（两个水平向及竖向的平动，绕三个主轴的转动共三向六个自由度）地震模拟振动台,1.5 振动问题及其解决方法,振动实验与测试,高塔的风洞实验和振动台架实验,1.5 振动问题及其解决方法,振动实验与测试,高层建造结构振动台模型试验,1.5 振动问题及其解决方法,振动实验与测试,采用激振器对整车进行激励，激振器端部安装力传感器，通过安装在车架和车身上的传感器测量车辆的动力响应。,整车模拟振动试验台,1.5 振动问题及其解决方法,振动实验与测试,军用飞机发动机齿轮在飞行过程中出现断裂。经过模态分析发现齿轮某一阶工作频率与发动机工作频率非常接近。安装在振动台上以此频率

8、进行激励，一小时以后齿轮出现与实际工作破坏相同的裂纹，表明是共振引起破坏。,1.5 振动问题及其解决方法,振动实验与测试,喷气飞机全机振动试验,1.5 振动问题及其解决方法,振动实验与测试,空调风机的振动模态实验测试实例图示,1.5 振动问题及其解决方法,振动实验与测试,机械系统中，回转体不平衡引起的振动，往往也是一种周期性运动。例如，下图是某钢厂减速机上测得的振动信号波形(测点3)，可以近似的看作为周期信号。,某钢厂减速机振动测点布置图,1.6 自由度,确定一个振动系统空间位置所需的独立坐标的个数，称为振动系统的自由度。,如下图，只需要用一个独立坐标就可以完全确定振动系统的位置，所以称它们为单自由度系统。,1.6 自由度,下图给出了两自由度的几个例子：,(a)假定其中的质量A、B只能沿直线平动；(b)圆盘C、D只能绕固定轴转动；(c)刚杆EF限于在一个铅垂平面内运动，且其重心限于沿铅垂线运动。,1.7 单位,国际单位制(SI)包括：,(1)七个明确定义的基本单位；(2)派生单位；(3)补充单位。,SI制基本单位举例,