《振动力学绪论.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《振动力学绪论.pptx（34页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、1几句赠言几句赠言本课程，机械振动的振动微分方程的建立，基本上是基于牛顿定律的。力学以外的世界用牛顿的一段话作为开头：我不知道世人怎样看我，但我自己看来，我不过像是一个在海边玩耍的小孩，不时发现比寻常更光滑的一块石子，或比寻常更美丽的一片贝壳而沾沾自喜，对展现在我面前的浩瀚的真理海洋却全然没有发现。布儒斯特（回忆牛顿1855）牛顿 Isaac Newton 16421727,物理、数学和天文学家，建立牛顿定律，发现万有引力定律，建立经典力学基本理论。单自由度的振动原理在理论力学课程中已经学习过，但几乎对所有的学生来说，学习这一内容都是必要的。大多数人一心想着都是如何谋生，而你们中的佼佼者关心的
2、则是更大的事情，比方赚大钱、建立自己的公司、当官走仕途之路等。作为老师，总还希望有些人追求下述目标：把自然现象归结为有序的、简单的、牛顿式的解释。第1页/共34页2绪论 基本概念、学习目的、方法基本概念、学习目的、方法 振动问题的提法振动问题的提法 力学模型力学模型 振动及系统分类振动及系统分类 绪论第2页/共34页3振动现象 心脏的搏动、耳膜和声带的振动等 汽车、火车、飞机及机械设备的振动 家用电器、钟表的振动 地震以及声、电、磁、光的波动等等 基本概念与学习目的绪论第3页/共34页4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。基本概念与学习目的
3、振动是自然界最普遍的现象之一定义（1）心脏的搏动、耳膜和声带的振动，（2）桥梁和建筑物在风和地震作用下的振动，（3）飞机和轮船航行中的振动，（4）机床和刀具在加工时的振动。各种物理现象，诸如声、光、热等都包含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。绪论第4页/共34页5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，为合理解决
4、各种振动问题提供理论依据。绪论第5页/共34页6 学习目的它常常是造成机械和结构破坏和失效的直接原因1940年美国的Tacoma Narrows吊桥许多情况下，振动是有害的例如：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”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绪论第6页/共34页7H高层建筑与大型桥梁第7页/共34页8第8页/共34页9曹绍夔白马寺除怪 第9页/共34页10振动的危害 轻则 影响乘坐的舒适性；降低机器及仪表的精度 重
5、则 危害人体健康；引起机械设备及土木结构的破坏；昂热大桥惨案导弹的爆炸第10页/共34页11绪论昵称：舞动的格蒂（Galloping Gertie）桥梁形式：悬索桥 主跨：853米,全长：1524米,通航净空：59.4米通车日期：1940年7月1日坍塌日期：1940年11月7日Tacoma Narrows Bridge第11页/共34页12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。绪论第12页/共34页13例如：振动也有它积极的一方面，是可以利用的 学习目的振动是通信、广播、电视、雷达等工作的基础工业用的振动筛、振
6、动沉桩、振动输送、地震仪等琴弦振动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 绪论第13页/共34页14 学习方法1感性理性费米测验题(Fermi quiz)Enrico Fermi恩里科费米（1901年9月29日1954年11月28日）l原子弹爆炸量级l为保持体温，需要多少食物60Kg的人0.53Kg的葡萄糖第14页/共34页15(1904-1968)George Gamow 1.与勒梅特一起最早提出了在体物理学的“大爆炸”理论2.首先提出了生物学的“遗传密码”理论3.完成多部科普著作，启迪了无数年轻人的梦想24个朋友生日问题一年中同一天收到2个或2个以
7、上朋友生日聚会邀请的概率A、小于10%B、20%C、40%D、大于50%第15页/共34页16感性、理性的转化科氏加速度谢皮罗现象与科氏力怎么体会这种加速度或力？第16页/共34页17停车振动加剧问题 学习方法2生活中的力学第17页/共34页18勾股定理 学习方法3学点量纲分析第18页/共34页19单摆周期学点量纲分析 学习方法3第19页/共34页20 学习方法4要培养量级的概念救灾款项人口多，底子薄第20页/共34页21绪论 基本概念与学习目的基本概念与学习目的 振动问题的提法振动问题的提法 力学模型力学模型 振动及系统分类振动及系统分类 绪论第21页/共34页22 振动问题的提法 通常的研
8、究对象被称作系统系统（输入）激励（输出）响应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）绪论第22页/共34页23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 系统（输入）激励（输出）响应振动问题按这三个环节可分为三类问题绪论第23页/共34页24第一类：已知激励和系统，求响应 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
9、而最终确定设计方案，这一过程就是所谓的振动设计。正问题系统（输入）激励（输出）响应?绪论第24页/共34页25第二类：已知激励和响应，求系统系统识别，系统辨识 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）和系统关于振动的固有特性（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者试验模态分析。第一个逆问题 系统（输入）激励（输出）响应?绪论第25页/共34页26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
10、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。第二个逆问题 系统（输入）激励（输出）响应?绪论第26页/共34页27绪论 基本概念与学习目的基本概念与学习目的 振动问题的提法振动问题的提法 力学模型力学模型 振动及系统分类振动及系统分类 绪论第27页/共34页28 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）（多自由度系统，单自由度系统）数学工具：偏微分方程振动系统三要素：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。描述振动系统的两类力学模型：（2）离散系统模型 结构参数（质量，刚度，阻尼
11、等）在空间上连续分布数学工具：常微分方程（组）结构参数为集中参量绪论第28页/共34页29绪论 基本概念与学习目的基本概念与学习目的 振动问题的提法振动问题的提法 力学模型力学模型 振动及系统分类振动及系统分类 绪论第29页/共34页30 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。描述其运动的方程为非线性微分方程，相应的系统称为非线性系统。对于非线性振动，线性叠加原理不成立。线性振动非线性振动绪论第30页/共34页31 振动及系统分类按激励的有无和性质，振动可以分为：固有振动自由振动强迫振动随机振
12、动自激振动参数振动 无激励时系统所有可能的运动集合（不是现实的振动，仅反映系统关于振动的固有属性）激励消失后系统所做的振动（现实的振动）系统在外部激励作用下所做的振动 系统在非确定性的随机激励下所做的振动，例如行驶在公路上的汽车的振动 系统受其自身运动诱发出来的激励作用而产生和维持的振动，例如提琴发出的乐声，切削加工的高频振动，机翼的颤振等 激励以系统本身的参数随时间变化的形式出现的振动，例如秋千被越荡越高。秋千受到的激励以摆长随时间变化的形式出现，而摆长的变化由人体的下蹲及站立造成绪论第31页/共34页32主要参考文献Thomson,W.T.,TheoryofVibrationwithApp
13、lications,Prentice-Hall,1972Merovitch,L.,ElementsofVibrationAnalysis,McGraw-Hill,1975Timoshenko,S.,VibrationProblemsinEngineering,4ed,JohnWiley&Sons,1974郑兆昌，机械振动，机械工业出版社，1986倪振华，振动力学，西安交通大学出版社，1994方同，薛璞，振动理论及应用，西北工业大学出版社，1998季文美，机械振动学，科学出版社，1985主要参考文献第32页/共34页33考试权重：考试 80%，作业 20%第33页/共34页34感谢您的观看！第34页/共34页