第1章目錄1.1振動的分類及表示方法1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型

1.3振動實驗

機械系統(tǒng)動力學(xué)是研究機械結(jié)構(gòu)在動載荷作用下的系統(tǒng)動力學(xué)行為的科學(xué)。

機械系統(tǒng)動力學(xué)主要研究三方面的問題：（1）已知載荷和結(jié)構(gòu)參數(shù)求結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，稱為響應(yīng)預(yù)估問題。（2）已知載荷和結(jié)構(gòu)響應(yīng)求結(jié)構(gòu)參數(shù)或數(shù)學(xué)模型，稱為參數(shù)辨識或系統(tǒng)辨識問題。（3）已知結(jié)構(gòu)參數(shù)和響應(yīng)求載荷，稱為載荷辨識問題。機械振動系統(tǒng)基礎(chǔ)知識

與動力學(xué)三類問題相應(yīng)的三類工程應(yīng)用問題:(1)動剛度，動強度，平順性，舒適性，振動、噪聲級評價等。(2)故障診斷，薄弱環(huán)節(jié)確定，質(zhì)量控制等。(3)載荷譜，道路譜，誤差源等。機械振動系統(tǒng)基礎(chǔ)知識

機械動力學(xué)的研究方法可分為兩類。（1）結(jié)構(gòu)動態(tài)分析

對于機械動力學(xué)正問題，動態(tài)分析一般借助于多種動態(tài)分析法（如模態(tài)分析法、模態(tài)綜合法、機械阻抗分析法、狀態(tài)空間分析法、模態(tài)攝動法及有限元法等）建立結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，進而對結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性進行分析（如動態(tài)仿真等）。

對于機械動力學(xué)逆問題，動態(tài)分析通常先進行動態(tài)實驗，在此基礎(chǔ)上根據(jù)一定的準(zhǔn)則建立結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，然后借助參數(shù)辨識或系統(tǒng)辨識的方法進行分析。（2）動態(tài)實驗

結(jié)構(gòu)動態(tài)實驗包括模態(tài)實驗、力學(xué)環(huán)境實驗、模擬實驗等，它是產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)過程中不可缺少的環(huán)節(jié)，不僅可以直接考核產(chǎn)品的動力學(xué)性能，也為動態(tài)分析建立可靠的數(shù)學(xué)模型提供必要的數(shù)據(jù)。機械振動系統(tǒng)基礎(chǔ)知識1.1振動的分類及表示方法1.1.1振動的分類

（1）按振動產(chǎn)生的原因分類

自由振動：自由振是指系統(tǒng)受初始干擾或原有外激勵力取消后產(chǎn)生的振動。

強迫振動：強迫振動是指系統(tǒng)在外激勵力的作用下產(chǎn)生的振動。

自激振動：自激振動是指在沒有周期外力的作用下，由系統(tǒng)內(nèi)部激發(fā)及反饋的相互作用而產(chǎn)生的穩(wěn)定的周期振動。

（2）按結(jié)構(gòu)參數(shù)的特性分類

線性振動：線性振動是指，一般在微小振動條件下，系統(tǒng)內(nèi)的恢復(fù)力、阻尼力和慣性力分別與振動位移、速度和加速度成線性關(guān)系的一類振動，可用常系數(shù)線性微分方程來描述。

非線性振動：非線性振動是指，因材料非線性本構(gòu)關(guān)系或運動大變形引起的，系統(tǒng)內(nèi)上述參數(shù)有一組或一組以上(恢復(fù)力與振動位移，阻尼力與速度，慣性力與加速度)不成線性關(guān)系時的振動。（3）按系統(tǒng)的自由度數(shù)分類

單自由度系統(tǒng)振動：單自由度系統(tǒng)振動是指只用一個獨立坐標(biāo)就能確定的系統(tǒng)振動。

多自由度系統(tǒng)振動：多自由度系統(tǒng)振動是指需要多個獨立坐標(biāo)才能確定的系統(tǒng)振動。

連續(xù)體振動：連續(xù)體振動是指無限多自由度系統(tǒng)的振動，一般也稱為彈性體振動，需用偏微分方程來描述。（4）按振動的規(guī)律分類

簡諧振動：簡諧振動是指振動量為時間的正弦或余弦函數(shù)的一類周期振動。

周期振動：周期振動是指振動量可表示為時間的周期函數(shù)的一類振動，可用諧波分析法將其展開成一系列簡諧振動的疊加。

瞬態(tài)振動：振動量為時間的非周期函數(shù)的一類振動。

隨機振動：振動量為時間的非確定性函數(shù)的一類振動。

1.1振動的分類及表示方法1.1振動的分類及表示方法

周期振動圖1-1瞬態(tài)振動圖1-2隨機振動圖1-31.1振動的分類及表示方法

圖1-4

1.1振動的分類及表示方法

1.1振動的分類及表示方法

1.1振動的分類及表示方法

1.1振動的分類及表示方法兩個異振幅簡諧振動合成的拍振兩個同振幅簡諧振動合成的拍振1.1振動的分類及表示方法

1.1振動的分類及表示方法

1.1振動的分類及表示方法

1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型

1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型

1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型

1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型例

求圖所示滑輪—彈簧—質(zhì)量系統(tǒng)的等效質(zhì)量（不計彈簧的質(zhì)量）

1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型

1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型

(a)(b)1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型

1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型

1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型

1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型圖1-15兩個彈簧并聯(lián)圖1-16兩個彈簧串聯(lián)

1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型

1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型

1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型

例

求下圖所示扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的扭轉(zhuǎn)剛度。

1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型

1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型例

求下圖所示滑輪—彈簧—質(zhì)量系統(tǒng)的等效剛度。

1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型

1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型

(a)(b)1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型

1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型

1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型

1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型

1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型

結(jié)構(gòu)阻尼

由材料內(nèi)部摩擦所產(chǎn)生的阻尼稱為材料阻尼，由結(jié)構(gòu)各部件連接面之間相對滑動產(chǎn)生的阻尼稱為滑移阻尼，兩者統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)阻尼。試驗表明，對材料反復(fù)加載和卸載，其應(yīng)力—應(yīng)變曲線會成為一個滯后回線，如下所示。

1.2機械振動系統(tǒng)的三要素和動力學(xué)模型1.2.2動力學(xué)模型

機械系統(tǒng)的振動特性主要取決于系統(tǒng)本身的慣性、彈性和阻尼。

根據(jù)實際系統(tǒng)的復(fù)雜程度和所采用的簡化方法，動力學(xué)模型有:(1)集中參數(shù)模型

由慣性元件、彈性元件和阻尼元件等離散元件組成。(2)有限單元模型

由有限個離散單元所組成，每個單元則是連續(xù)的。(3)連續(xù)彈性體模型