《机械振动与波》课件

机械振动与波现课础探索从小到大的机械振动象,了解并掌握振动波动的基本原理程从基振开阐传动始,逐步深入到各种类型的机械振动,最后全面述波动的播和特性课程简介深入探讨机械振动与波动现象掌握机械振动分析的理论基础课将绍过习单本程全面介机械振动的基本概念、各通学自由度、多自由度振动系统以及传规连续为续计种振动系统的分析方法以及机械波的播系统的振动特性,后的机械设和内坚础律等容分析打下实基运用傅里叶理论解决实际问题深入理解机械波的传播特性讨级数应习导探傅里叶及其在振动分析中的用,学波动方程的推和求解,掌握机械波在为杂问题应处理复的机械振动提供有力工具工程中的重要用机械振动概论内结机械振动是由外力或力作用于构或机器零件而引起的振动运动它是工程中现对广泛存在的一种基本物理象,设备的正常运行和使用寿命有重要影响了解对计维关机械振动的基本特点和重要性于设、制造和护机械设备至重要什么是机械振动周期性运动平衡和稳定能量交换广泛应用绕进须过断应机械振动是物体平衡位置机械振动系统必有一个平衡在振动程中,能量不地在机械振动广泛用于工程、科现这势换行周期性往复运动的象物位置,物体才能在个位置周能和动能之间交,使得物技、日常生活中,是一个非常断当续现体会受到外力的作用而不地期性地往复运动只有施加体可以持地振动下去重要的物理象往复运动在物体上的力能使其偏离平衡时产位置,才会生振动机械振动的基本特点周期性能量交换力的作用势换产状机械振动是一种周期性的运动,它会在一定机械振动伴随着能和动能的周期性交,机械振动生的力作用会影响系统的运动时内现将这断转换态这弹间重复出并形成周期性的波形系统能量在两种形式间不,些力包括力、阻尼力和外力等振动的重要性及应用工程应用领应监测结状机械振动在桥梁、建筑、机械设备等工程域广泛用,用于和分析构的健康况医疗应用疗缓进环振动法可用于解肌肉酸痛,促血液循,改善神经功能交通应用辆车和航空器的振动分析有助于提高安全性和舒适性单自由度振动系统节将讨单本探自由度振动系统的特点及分析方法,包括自由振动、阻尼振动和受这础识对论关迫振动等了解些基知理解机械振动理至重要自由振动初始位移和初始速度动能和势能交换12质过断势转换时自由振动是在初始位移和初始速度作用下发生的振动,无外力点在振动程中不地在动能和能之间,振幅随间作用呈周期性变化振动周期阻尼影响34质刚关导渐自由振动的周期取决于系统的量和度,与初始条件无实际系统中存在的阻尼会致振幅逐减小,直至达到平衡位置阻尼振动阻尼力自由阻尼振动受迫阻尼振动终当当时产阻尼力会抑制振动系统的振动,使其最达振动系统受到初始的位移或速度扰动后,振动系统受到周期性外力作用,会生状态导历过终到平衡不同的阻尼形式会致不同的会经衰减的振动程,最停止振动衰受迫振动阻尼会影响振动幅度和相位,使数稳状态振动特性减速度取决于阻尼系大小系统达到定受迫振动外力加载共振现象动态响应分析载当频频时过态应受迫振动是由某个外力周期性加到系外力率接近系统的固有率,会出通分析受迫振动的动响,可以了解这现现这为关计统上而引起的振动种外力可以是正共振象,振幅会大大放大种情况系统的振动特性,相工程设提供依数别损弦波、矩形波或其他周期函形式需要特小心,避免系统坏据多自由度振动系统较单杂关相于自由度振动系统,多自由度振动系统涉及复的耦合系,需要更加深入们将讨的分析和理解我探二自由度和n自由度振动系统的特点与解析方法二自由度振动系统双质量系统质刚连组二自由度振动系统由两个量块和多个性接件成，具有两个自由度弹性连接质过弹连杂量块之间通簧和阻尼器接，构成复的振动系统多频特性该频系统具有两个固有率，反映了不同运动模式的振动特性自由度振动系统n多自由度系统复杂性增加12质数n自由度振动系统是指由n个随着自由度的增加,系统的复连弹组杂难量点和n个相互接的簧性和分析度也大幅提升成的振动系统正交模态应用领域34这过态应类系统可通正交模分析n自由度振动系统广泛用于来简态结领法化分析,得到各模的固机械、构、航空航天等域频有率和振型的建模和分析连续系统的振动仅单连续机械振动不存在于自由度和多自由度系统中，也存在于的物理系统中这节将讨连续探弦、杆、膜和板等系统的振动特性弦的横向振动波传播特性振动模态当时产横这横现态频谐态对外力作用于弦上，会生向振动种振动会以波的形式弦的向振动可以呈出多种模,包括基和波不同模传张线应频过级数进沿弦播,波速由弦的力和密度决定弦上的振动波具有反射不同的振动率,可以通傅里叶行分析和干涉等特性杆和梁的振动杆结构的振动振动模态分析振动控制方法状结产这过态结过当杆构如钢梁在受力下会生振动,种通分析杆和梁的振动模,可以了解构通引入适的阻尼装置,可以有效控制杆细计结计结振动需要仔分析和算才能确保构安全在不同振动形式下的振动特性,有助于设和梁构的振动幅度,提高使用安全性稳结更固的构膜和板的振动膜振动板振动连续时连续产弯膜是一种具有振动特性的振动系统膜在受到外力作用会板是另一种常见的振动系统板能生曲振动,其振动模式产杂径杂质状生复的振动模式,包括向振动和切向振动膜的振动模式受复多样板的振动特性受到材料性、几何形和边界条件的张规尽到边界条件和力的影响影响薄板和厚板的振动律不相同傅里叶级数与谐波分析数级数应了解周期函的傅里叶表示及其在振动分析中的用周期函数的傅里叶级数傅里叶级数概念级数构造应用价值数为过当数级数图任何周期性函都可以表示一系列正通确定适的傅里叶系，可以构造傅里叶在信号处理、像处理等众数这级数穷级数领应弦和余弦函的叠加，就是傅里叶出可以精确描述周期函的无多域都有重要用，是工程分析的基数础的核心思想工具傅里叶级数在振动中的应用频谱分析振动预测12过级数级数通傅里叶分析振动信号利用傅里叶描述周期性振频谱预测来状的成分,可以更好地理解振动信号,可以未的振动态态动系统的动特性振动控制机械设计34结计计可以根据傅里叶分析果,设在机械设中,可以利用傅里叶级数预测为有效的振动控制策略,降低振动部件的振动行,从而对计系统的影响优化设方案机械波现仅术机械振动是一种重要的自然象,它不在工程技中广泛存在,而且在日常生活传中也随处可见机械波是机械振动在空间中播的形式,是机械振动研究的另一个重要方面波的基本概念波的定义时传现传传质波是指能量随间和空间播的象它可以以振动的形式播能量而不需要波的传播传过质现波在播程中会受到介的影响,表出各种特性,如衍射、干涉等波的类型为横纵传区别波可分波和波两大类,根据能量的播方式和振动方向的不同而有所波的传播特性传播方向传播速度12传质传波能量沿着特定的方向播，不同类型的波在不同介中这传质一播方向由波源和波的类播的速度不同，取决于介的质型决定性衰减反射与折射34传过时在播程中，波的强度会逐波遇到障碍物可能发生反射渐这质质这质减弱,种衰减与介性和或折射,取决于障碍物的性传关播距离有和波的类型波的叠加波的干涉与叠加当时现将不同波源发出的波相遇,会发生干涉象,波形叠加在一起形成新的波形建设性干涉当时产两个相位一致的波相遇,会生波幅增大的建设性干涉破坏性干涉当时产两个相位相反的波相遇,会生波幅减小的破坏性干涉波动方程连续质传过导波动方程是描述波在介中播的基本方程之一通推和求解波动方程们传规,我可以深入理解波的播律波动方程的推导建立微元方程1顿对线根据牛第二定律,微小段施加作用力并建立微元方程应用微分形式2将转为微元方程化偏微分方程形式,得到波动方程确定边界条件3问题根据具体的物理条件,确定波动方程的边界条件导连续质关键过转为传时波动方程的推是理解和分析介振动的通建立微元方程并化偏微分方程形式,可以得到描述波动播的基本方程同还问题这为续础需要根据具体确定边界条件,以得到波动方程的解后分析振动系统的动力学特性奠定了基波动方程的解及应用波动方程的解波的应用传负传这现应波动方程的一般解包括两种基本解:正向播波和向播波波动方程的解在各种振动和波动象中有广泛用,如声波、电磁时传过预测这现种波动方程的解形式描述了波在空间和间的播特性波、水波等通分析波动方程的解可以和分析些物理传规象的播律综合案例分析过综们应这将通合案例分析,我可以更好地理解机械振动与波的实际用帮助学将论识问题结对关生理知与实际相合,提高相概念的掌握。