《动力学与仿真基础》课程教学大纲

《动力学与仿真基础》教学大纲课程代码课程英文名Dynamics andThe Fundamentalsof SimulationA0803ZA8学分

2.0总学时32理论学时32实验/实践学时0高等数学、大学物理、理论力学、材料课程类别专业教育课课程性质选修课先修课程力学机械电子工程、机械设计制造及其自适用专业开课学院机电工程学院动化

一、课程地位与课程目标

（一）课程地位《动力学与仿真基础》是高端制造技术的重要组成部分，是机械类专业（机械电子工程、机械设计制造及其自动化）的重要学科基础课程，是以研究机械振动的基本原理、基本方法及机械振动在工程领域的应用为主要内容的应用技术课程教学任务是（）理解机械振动的基本概念、分类及简化方法和力学模型、物理参数及特性；1（）熟练掌握单自由度系统的理论与应用；2（）熟练掌握二自由度及多自由度系统的理论基础及工程实例；3（）掌握经典连续系统的建模及求解方法以及数值方法，并了解经典工具软件的特点及初步使4用通过本课程的学习，要求学生掌握机械振动的基础理论、机械振动的利用、防治、建模技能与分析方法，培养对机械系统和工程结构进行振动分析与控制，有效地处理机械工程中振动问题的能力

（二）课程目标掌握单自由度系统线性振动的基本理论

1.掌握二自由度、多自由度系统建模及自由度系统解耦求解方法

2.掌握经典连续系统建模分析的方法和手段

3.掌握连续系统分析的数值方法及常用的软件工具特点及初步使用

4.

二、课程目标达成的途径与方法第一章绪论）系统与机械系统系统，机械系统，系统组成1）材料变形与动力学分类动态系统问题的类型，材料的变形和断裂，动力学分类2）系统模型与振动分类力学模型与数学模型，振动及其分类，振动问题的求解步骤3）系统模型分类及其处理方法系统模型分类，离散系统与连续系统，线性系统与非4线性系统，确定性系统与随机性系统，无阻尼系统与有阻尼系统，定常系统与参变系统）机械振动的理论体系与研究内容机械振动的研究意义，机械振动的理论体系，机械振动的5研究内容第二章振动问题的力学基础）自由度与广义坐标自由度，广义坐标1）虚位移原理与广义力功和能，虚位移，理想约束，虚位移原理，广义力2第三章单自由度系统的振动）振动系统模型及其简化单自由度系统的基本模型，单自由度系统模型的简化1）单自由度系统的自由振动单自由度线性系统的运动微分方程及其系统特性，振动系统的线2性化处理，单自由度无阻尼系统的自由振动，自然频率的计算方法，有阻尼系统的自由振动）谐波激励下的强迫振动谐波激励下系统振动的求解方法，谐波激励下的无阻尼强迫振动，3谐波激励下的有阻尼强迫振动第四章两自由度系统的振动）两自由度系统的自由振动两自由度振动系统的运动微分方程，无阻尼系统的自由振动与自1然模态）坐标耦合与自然坐标坐标耦合，自然坐标2）两自由度系统振动的拍击现象3第五章多自由度系统的振动的理论基础与工程实例）多自由度系统的振动微分方程用牛顿运动定律或定轴转动方程建立运动方程，用拉格朗日1方程建立运动微分方程，用刚度影响系数法建立运动微分方程，用柔度影响系数法建立运动微分方程）线性变换与坐标耦合2）多自由度系统的自由振动无阻尼自由振动，特征值问题，模态向量的正交性与正规性，3模态矩阵与正则矩阵，自然坐标与正则坐标，微分方程解耦，多自由度系统对初始激励的响应，系统矩阵与动力矩阵，有阻尼多自由度系统的自由振动）部分连续系统弦、杆、梁等的理论基础与工程中数值分析的经典软件入门4

三、课程目标与相关毕业要求的对应关系毕业要求（支撑程度、、）H M L课程目标145课程目标

（1）H M M课程目标

（2）L H M课程目标

（3）L HM课程目标

（4）MMH注.支撑强度分别填写、或（其中表示支撑程度高、为中等、为低）;1HML HML.毕业要求须根据课程所在专业培养方案进行描述2

四、课程主要内容与基本要求知识点基本要求主要内容绪论振动力学系统概述、趋势、应用及意义L1无阻尼自由振动L1单自由度系统的自由振动理有阻尼的自由振动L1论简谐激励作用下的强迫振动L1非简谐激励作用下的强迫振动L1两个自由度系统振动理论两自由度系统的运动微分方程L2无阻尼自由振动L1无阻尼强迫振动L1多自由度系统理论基础无阻尼自由振动和特征值问题L3振型向量正交性和主坐标L3模态分析法L3计算固有频率的近似方法经典连续系统的理论基础和L3数值方法及经典工具软件知识点主要内容基本要求

①掌握振动的基本概念、分类L1

①振动相关的基础知识

②掌握简谐振动的概念、叠加原理等基本知识L1

③掌握振动的危害与应用L1掌握实际系统际系统的离散化力学模型L1理解自由度、广义坐标的概念和原理L2

②离散系统的振动微分方程掌握振动微分方程的建立、等效质量刚度等L2理解振动微分方程的一般形式L2

①无阻尼单自由度系统自由振动的特性、固有L3频率的求解

③离散系统的单自由度系

②有阻尼单自由度系统自由振动的特性、固有L3统的振动频率的求解

③有阻尼单自由度系统受迫振动的特性、固L3有频率的求解、隔振的概念

④有阻尼单自由度系统对周期激励、瞬态激励L3以及任意激励响应的求解

①多自由度系统的振动微分方程用牛顿运动定律或定轴转动方程建立运动方程，用拉格朗日方程建立运动微分方程，用刚度影响系数法建立运L3动微分方程，用柔度影响系数法建立运动微分方程

④离散系统的多自由度系统

②多自由度系统的自由振动无阻尼自由振动，L3的振动特征值问题，

③多自由度系统的模态向量的正交性与正规性，模态矩阵与正则矩阵，自然坐标与正则坐标，微L3分方程解耦

④多自由度系统对初始激励的响应，系统矩阵与L3动力矩阵，有阻尼多自由度系统的自由振动

①弦的横向振动L1

②杆的纵向振动L1

⑤连续系统振动的分析建模

③轴的扭转振L1

④梁的弯曲振动L1

①概述L1

②软件系统的类型、种类及特点L3

⑥计算机仿真技术

③仿真软件的初步使用方法L2基本要求理解，掌握，-熟练掌握L1-L2-L3

五、课程学时安排知识点课时课对应的课程目标教学内容绪论2学时振动力学系统概述、趋势、应用及意义2振动的分类离散系统和连续系统课程目标1简谐振动及其表示方法叠加原理振动的幅值度量单自由度系统的无阻尼自由振动4课程目标1有阻尼的自由振动2课程目标⑴自由振动理论学12简谐激励作用下的强迫振动2课程目标1时简谐强迫振动理论的应用2课程目标1周期激励下强迫振动课程目标11非简谐激励作用下的强迫振动课程目标21两个自由度系统两自由度系统的运动微分方程4课程目标2振动理论学时无阻尼自由振动2课程目标28无阻尼强迫振动2课程目标2无阻尼自由振动和特征值问题2课程目标3多自由度系统学8振型向量正交性和主坐标2课程目标3时模态分析法4课程目标3一维波动方程

0.5课程目标4经典连续系统的数梁的弯曲振动

0.5课程目标4值方法及典型工具集中质量法

0.2课程目标4软件学时Q假设模态法

0.3课程目标4模态综合法

0.3课程目标4有限元法

0.2课程目标4合计32

六、考核方式及成绩评定考核形式考核内容评定标准占比平时作业成绩考核课堂教学各知识点的复习程度、听中国计量大学学生课程平15%课效果和掌握熟练度时成绩考核细则考勤，学生主动回答问题以点验到课率，课堂互动回答问题等形课堂表现成绩15%式，检验学生学习态度其末考试考核各知识点的主要内容试卷参考答案与评分标准70%

八、推荐教材与主要参考书、推荐教材1方同、薛璞著《振动理论及应用》，西北工业大学出版社，年月

20103、主要参考书2《》，Vibration Problemsin EngineeringTimshenko S.,John Wileyand Sons1974《机械振动》，季文美，科学出版社，1985《机械振动》上册，清华大学力学系振动组，机械工业出版社，1980。