振动分析基础课件10概要幻灯片课件.ppt

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1、振动分析基础课件10概要对有害振动的控制方法简述：振动控制即振动抑制，设法把振动的危害降低到最小限度或减小到容许的程度。振动控制方法主要分为以下三类：①振动被动控制：包括阻尼消振、隔振与动力吸振技术等。应用非常普遍，例如飞机机翼的颤振、交通工具的减振等。原始的车辆没有任何减振环节，现代汽车有轮胎、悬架和座椅三级减振，舒适性非常好。②振动半主动控制：实际上是被动控制的一种拓展。系统能够根据环境激励的变化情况，调整刚度、阻尼等参数以取得更好的减振效果。有些文献将此方法纳入被动控制。③振动主动控制：包括控

2、制对象、传感器、执行机构、控制器及能源五部分。传感器得到反馈信号，经过调制放大后，传到控制器，控制器形成所需的控制律，并发送指令到执行机构，由执行机构对结构施加控制力。由此构成了一个闭环控制系统。尽管从理论上讲主动控制能几乎完全抑制振动，但由于系统的复杂性、高成本和难实现等因素，真正实用的振动主动控制系统还很少。1.2振动系统分类机械振动是指机械系统中的振动，一般不包括微观例子的振动。按照参数的分布特征振动系统可分为离散系统和连续系统。按自由度数可分为有限多自由度系统（与离散系统对应）和无限多自由度

3、系统（与连续系统对应）。离散系统由集中参数元件构成，分为三种：质量、弹簧和阻尼器。①质量（包括转动惯量）：只有惯性的力学模型，对质量的作用力和加速度的一次方成正比，比例系数即质量。②弹簧：不计本身质量，只具有弹性的模型。弹簧力和形变一次方成正比的弹簧，称为线性弹簧。本文只限于研究线性弹簧。③阻尼器：运动时产生阻尼力，不具有弹性和惯性。阻尼力与速度一次方成正比的阻尼器，称为线性阻尼器。本文只限于研究线性阻尼器。定则系统：参量的变化规律可用时间的确定函数描述的振动系统，称为定则系统（又称确定性系统）。其

4、中参量（惯性、刚度、阻尼）是常数的为常参量系统（定常系统）；反之，为变参量系统（非定常系统）。随机系统：系统参量变化无常，无法用时间的确定性函数描述。线性系统：质量不随运动参量（位移、速度、加速度）的变化而变化，弹性力和阻尼力均为线性模型。非线性系统：不能简化为线性系统的振系。思考题：线性系统和非线性系统的运动微分方程有什么区别？现在回答不了，以后会逐渐清楚的。图1.3振动系统的分类1.3振动形式分类激励（输入）、系统和响应（输出）的关系如图1.4所示。激励分为定则激励和随机激励。①定则激励：可用确

5、定的时间函数描述的激励。如脉冲激励、阶跃激励、简谐激励、周期激励等。②随机激励：不能用确定的时间函数描述，可用随机函数描述的激励。①定则振动：定则系统在定则激励作用下的响应。②随机振动：系统和激励之一为随机的，则响应为随机振动。图1.4激励、响应和系统的关系振动按激励的控制方式分为四类：自由振动、强迫振动、自激振动和参激振动。①自由振动：系统不受外界激励仅在初始条件非零情况下产生的振动。②强迫振动：指系统在外界激励的作用下发生的振动，这种激励不会因振动受到抑制而消失。③自激振动：系统在受到系统振动本

6、身控制的激励作用下发生的振动。一旦振动被抑制，激励也随之消失。④参激振动：激励方式是通过周期地或随机地改变系统的特性参量来实现的振动。1.4研究方法对于定则系统和随机系统的振动问题，一般是已知激励、响应和系统中的二者求第三者。振动分析：在激励和系统已知的情况下求系统的响应。振动环境预测：在系统和响应已知的情况下推算系统的激励。系统识别：在激励和响应已知情况下，确定系统特性。振动综合（或振动设计）：在一定的激励条件下，设计系统，使系统的响应满足指定要求。一般是将振动综合问题转化为若干振动分析问题处理，

7、如图1.5所示。1.5主要先修课程：《理论力学》、《材料力学》、《高等数学》、《微分方程理论》、《线性代数》、《矩阵分析》等。根据约束条件设计初拟系统建立系统模型进行振动分析满足条件？系统设计完成采用灵敏度分析等手段修改系统图1.5振动综合问题的解决方案补充内容：离散系统元件的特性在国际单位制中k的单位为牛/米；c的单位为牛秒/米。线性弹簧和线性阻尼器线性弹簧和线性阻尼器的特性弹簧的串并联第二章单自由度线性系统的自由振动2.2谐振子与谐振动无阻尼的单自由度线性系统可用图2.2.1所示的质量－弹簧模型

8、来描述。自由振动(freevibration)：系统受到初始扰动后，仅靠弹性恢复力来维持的振动。如图所示系统，弹簧未变形时长l，略去弹簧本身质量，取静平衡位置为坐标原点。不论在哪个位置上质量块所受到的弹簧力总是力图使其返回平衡位置，称为恢复力（restoringforce)。假设弹簧力大小与变形成正比，此即线性弹簧。比例常数k称为弹簧刚度或弹簧常数(springstiffnessorspringconstant)，在国际单位制中单位是N/m。如果系统的初始条件不为零，