《机械振动第一讲精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械振动第一讲精选文档.ppt（16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、机械振动第一讲本讲稿第一页，共十六页2023/4/7第一章 绪论结构振动绪论1.1 振动的概述振动的概述振动：物体经过它的平衡位置所作的往复运动。多种形式的物理现象都包含有振动:声、光、电 人们日常生活中也离不开振动：心脏搏动、耳膜、声带、音乐产生 等。工程中振动现象比比皆是:航空、航天、能源、交通、电子、化工、建筑 机器运动，如机床、桥梁和建筑物的振动 车、船、飞行器振动本讲稿第二页，共十六页2023/4/7振动的危害性：1 人员舒适性与健康问题 2 仪器设备的工作适应性及可靠性问题（MIL-STD-810,GJB-150,HB5830）3 结构的振动强度与振动耐久 性问题 振动的利用：振动
2、传输；振动筛选；振动研磨；振动抛光；振动压实；振动搅拌；振动沉桩；振动按摩；振动发声；振动提示；健康监测等。振动的消极作用振动的积极作用结构振动绪论本讲稿第三页，共十六页2023/4/7结构振动绪论本讲稿第四页，共十六页2023/4/7结构振动绪论飞行器结构在使用中普遍存在振动问题：飞行中非定常气动力与弹性结构耦合产生振动 （突风响应，抖振,颤振）飞行器动力装置产生的振动及噪声激励产生的振动 武器发射、投放等动作产生的冲击作用造成的振动 着陆和滑行及某些地面机动产生的振动、冲击造成的振动 飞行器结构、机载设备振动问题（仪器仪表）管路(液压、燃油)系统振动 振动对飞行器的危害主要有：使飞行器结构
3、产生动态疲劳裂纹，导致结构破坏；使机载设备系统发生功能失灵或损坏，导致飞行器失事；使乘坐环境恶化，影响乘员准确完成操作任务；总之，振动问题伴随飞行器整个“生命周期”，影响飞行器定型、影响乘坐品质、维修成本增加、影响飞行器结构与设备的可靠性、寿命耐久性。本讲稿第五页，共十六页2023/4/7结构振动绪论抖振本讲稿第六页，共十六页2023/4/7结构振动绪论颤振灾难性后果Tacoma大桥跨度853米1940年11月7日,19米/秒风速下发垮塌 本讲稿第七页，共十六页2023/4/71飞行器结构振动、噪声载荷预估和测试技术研究2飞行器结构动强度综合设计技术研究3飞行器结构动力学设计技术研究4飞机内埋
4、弹舱结构振动/声耐久性设计和控制技术应用研究5S型进气道抗振动疲劳设计、动力学优化分析与验证技术研究6垂尾防抖振动力学设计与验证技术7液压/燃油管系结构动强度分析与试验验证技术8半主动起落架及缓冲系统设计技术研究结构振动绪论本讲稿第八页，共十六页2023/4/7按振动系统参数分布离散系统：由集中参量元件(质量、弹簧、阻尼器)组成的系统。(运动用常微分方程描述,是时间的函数)连续系统：由连续分布弹性体组成的系统。(运动用偏微分方程描述，是时间和空间的函数)结构振动绪论1.2 振动系统振动系统分类分类响应(输出)激励(输入)振动系统动载荷动响应组成离散系统三要素：质量（惯性）、刚度（弹性)、阻尼m
5、kc 集中参量元件:阻尼 c 质量m 弹簧 k 本讲稿第九页，共十六页2023/4/7结构振动绪论连续系统模型离散系统模型本讲稿第十页，共十六页2023/4/7线性系统：质量不变，且弹性力与阻尼力简化为线性模型的振动系统.(运动用线性微分方程描述)非线性系统：弹性力与阻尼力不能简化为线性模型的振动系统.(运动用非线性微分方程描述)一个实际的振动系统，是线性系统还是非线性系统，要根据具体情况来决定。小振幅情况下系统一般均可认为是线性系统。结构振动绪论按系统方程特征分按系统参数描述分定则系统(确定性系统)：系统参量的变化规律可用时间的确定性函数描述的振动系统.随机系统：系统参量无法用时间的确定性函
6、数描述，只能用有关的统计特性描述.本讲稿第十一页，共十六页2023/4/7结构振动绪论振动系统分类离散系统连续系统(按系统参数分布)线性系统非线性系统(按系统方程特征)单自由度系统有限多自由度系统无限多自由度系统线性模型定则系统随机系统(按系统参数描述)常参量系统变参量系统 本课程仅限于讨论定则(常参)、线性、离散(单、多自由度)续系统的自由振动和在确定性激励下的强迫振动分析。本讲稿第十二页，共十六页2023/4/7结构振动绪论按激励控制方式按 激励性质振动形式定则振动(定则系统受定则激励)随机振动(定则系统受随机激励)自由振动强迫振动自激振动参激振动1.3 振动形式分类振动形式分类本课程仅限
7、于讨论定则系统的自由振动和强迫振动。本讲稿第十三页，共十六页2023/4/7自由振动：弹性系统在偏离平衡位置后,不再受到任何外界激励的情形下所产生的振动。强迫振动：弹性系统在受外界控制的激励作用下发生的振动。自激振动：弹性系统在受系统振动本身控制的激励作用下发生的振动。参激振动：指激励方式通过周期地或随机的改变系统的特性参量来实现的振动。结构振动绪论本讲稿第十四页，共十六页2023/4/7结构振动绪论1.4 振动（动力学）研究内容振动（动力学）研究内容响应(输出)激励(输入)振动系统动载荷动响应已知系统激励响应1.振动分析响应计算或正问题已知响应激励系统.振动系统识别 逆问题或参数识别已知系统
8、响应.振动环境预测激励 载荷识别激励识别,系统识别,响应分析 振动系统综合/设计本讲稿第十五页，共十六页2023/4/72 惯性力的存在（惯性效应）振动系统中质点具有加速度，从而在结构中产生了惯性力。如图（a）所示，简支梁在动载荷P(t)作用下所产生的梁的位移与加速度有关，梁中的弯矩、剪力不仅要平衡外载荷P(t)，而且要平衡振动梁的加速度所引起的惯性力。可是如果简支梁所承受的是静载荷，如图（b）所示，则其弯矩、剪力及挠曲线形状在给定的边界条件下只取决于给定的静载荷P.所以惯性力的存在是动力学问题的又一特征。由理论力学质点动力学可知，由于惯性力项的出现，使质点振动的运动方程为二阶常系数线性微分方
9、程（在微幅振动条件下），这也就在一定程度上确定了动力学运动方程的形式和求解的特点。因此，在动力学中，必须十分重视结构的质量大小与分布情况，注意研究振动中惯性力的状况。动力学(振动)问题区别于静力学问题的基本特性结构振动绪论1 动力问题都包含时间变量（频率效应，小载荷可能产生大应力）在动力分析中，输入（激励）的大小、方向甚至作用点，一般都是随时间而变化的。这就决定了动力系统的输出（响应）也随时间而变化。这时，结构的内力、变形除了与载荷大小有关外，还与载荷的作用方式、及它随时间的变化规律以及结构的固有特性、阻尼特性有关。对于动力学问题，不仅要知道边界条件，而且要知道初始条件。显然，时间变量是结构动力问题的基本变量之一，这就使得动力分析比静力分析更加复杂。本讲稿第十六页，共十六页2023/4/7