《浅谈振动》课件

浅谈振动振动是自然界中最常见的现象之一从微观的原子运动到宏观的桥梁晃动，无处不在认识振动我们每天都感受到振动，比如汽车行驶时的颠簸、音乐的节奏、甚振动是物质的一种运动形式，物体围绕平衡位置做周期性往复运动至呼吸时的胸腔振动振动的概念周期性运动能量转换物体绕平衡位置往复运动，不断振动过程中，动能和势能不断相重复运动过程互转换频率与周期振动频率是指单位时间内完成的振动次数，周期是指完成一次完整振动所需的时间振动的特性周期性振幅12振动通常具有周期性，重复出振动幅度是物体偏离平衡位置现，并具有固定的周期和频率的最大距离，决定了振动的强度频率相位34频率是指物体每秒钟振动的次相位描述了振动物体在特定时数，单位是赫兹（Hz）刻的位置和运动方向振动的种类周期性振动非周期性振动自由振动受迫振动振动周期规律，周期时间固定振动周期不规律，周期时间不不受外力影响的振动，由初始受外力作用的振动，周期由外例如钟摆的摆动固定例如弹簧振动条件决定例如吉他弦的振力决定例如乐器的振动动简谐振动最简单的振动形式，物体在平衡位置附近做周期性运动，运动轨迹呈正弦曲线受力与位移成正比，方向相反，常见的例子包括弹簧振子运动周期恒定，振幅不变，无能量损失简谐振动的描述周期性1简谐振动是周期性的，它会在相同的时间间隔内重复运动这个时间间隔称为周期振幅2振幅是指振动物体偏离平衡位置的最大距离它决定了振动的强度频率3频率是指每秒钟完成的振动次数，它与周期成反比频率越高，振动越快相位4相位描述了振动物体在某个时刻的位置和运动状态它决定了振动开始时的位置和方向简谐振动的方程时间位移t xt=A sinωt+φ其中A代表振幅，ω代表角频率，φ代表相位，t代表时间此方程描述了简谐振动的规律，即位移随时间变化呈正弦函数简谐振动的特点周期性频率振幅相位简谐振动是周期性的，这意味简谐振动具有固定的频率，表简谐振动的振幅表示其偏离平简谐振动的相位决定了其在特着它会以固定的时间间隔重复示每秒振动的次数衡位置的最大距离定时间点的状态，例如位置和速度非简谐振动非周期性非正弦波形振动过程不重复，没有固定的周振动曲线不是简单的正弦曲线，期可以是任意形状复杂的数学模型需要更复杂的数学模型来描述和分析非简谐振动的描述周期性1振动周期不固定非周期性2振动周期无法预测复杂性3振动轨迹难以描述随机性4振动频率随时间变化非简谐振动是生活中常见的现象，例如机器运行时的噪音、风吹树叶的晃动等由于其复杂性，非简谐振动的研究比简谐振动更为困难非简谐振动的例子吉他弦振动吉他弦的振动并非单纯的正弦曲线，会受到弦的形状、材料和演奏方式的影响，呈现出复杂的非简谐振动钟摆振动钟摆的振动受到重力、空气阻力和摩擦力的影响，振动轨迹偏离正弦曲线，呈现出非简谐振动鼓面振动鼓面的振动受鼓皮的张力和击打方式影响，振动模式复杂，包含多个频率成分，属于非简谐振动阻尼振动摩擦力粘滞力阻尼振动是指振幅逐渐减小的振动摩擦力是阻尼振动中最常见的液体或气体对运动物体的阻力也是导致阻尼振动的因素，例如水波因素之一，例如钟摆在摆动过程中会受到空气阻力和轴承摩擦力的纹在水面传播过程中会受到水的粘滞力影响，导致其振幅逐渐减小影响，导致其振幅逐渐减小阻尼振动能量损失振幅衰减影响因素阻尼振动是指振动系统由于摩擦、空气能量损失会导致振幅逐渐减小，最终趋阻尼的大小受摩擦力、空气阻力等因素阻力等因素，能量逐渐损失的振动于静止状态的影响，也与振动系统的结构和材料有关不同阻尼条件下的振动无阻尼振动1振幅保持不变，持续振动弱阻尼振动2振幅逐渐减小，振动时间较长临界阻尼振动3振幅迅速衰减至零，不发生振动强阻尼振动4振幅迅速衰减至零，不发生振动阻尼是振动系统中能量损失的主要原因，阻尼的大小会影响振动的幅度和衰减速度受激振动外部激励振动频率共振当一个振动系统受到外部周期性力的作用时外部力的频率会影响系统的振动频率，并可当外部力的频率与系统的固有频率相同时，，它会发生受激振动能导致共振现象振幅会显著增加，产生共振现象共振现象系统频率匹配能量最大传递当外力频率与系统固有频率一致共振时，能量最大程度地从外力时，发生共振传递到系统振幅剧烈增加系统振动幅度显著增大，甚至可能导致破坏共振曲线共振曲线是描述系统在不同频率下振幅变化的曲线共振曲线通常呈钟形，峰值代表系统在共振频率时的最大振幅12峰值宽度共振频率阻尼程度振动的应用

11.机械

22.声学振动广泛应用于机械领域，例如发动机振动是声音产生的根源，广泛应用于音、压缩机和振动筛等，提高效率或产生乐、音频设备和声学工程等领域，创造特定效果美妙的声音或控制噪音

33.医疗

44.科学研究超声波诊断、超声治疗以及振动按摩等原子力显微镜、地震监测以及材料科学医疗设备和技术，利用振动诊断疾病、等研究领域，利用振动来研究微观世界治疗疾病或缓解疼痛、预测自然灾害或开发新材料工程振动结构稳定性机械设备振动会影响结构的稳定性，导致结构疲劳机器运行会产生振动，这些振动会影响机，甚至坍塌器的性能和寿命工程师需要设计结构以抵抗振动，确保结工程师需要设计和优化机器，减小振动对构的稳定性和安全性机器的影响，提高机器的使用寿命日常生活中的振动声音交通工具声音的传播依靠振动当物体振动时汽车、火车、飞机等交通工具的发动，会产生声波，这些声波会传播到我机和车轮都在振动，这些振动会传递们的耳朵，让我们听到声音到周围环境，产生噪音和振动乐器钟表乐器发声的原理是利用振动产生声音钟表的摆锤或石英晶体的振动控制着，例如吉他、小提琴、钢琴等乐器的时间的流逝，使我们能够准确地计时弦或琴槌的振动会产生不同的音调和音色振动检测与分析振动信号采集信号处理利用传感器获取振动信号，将其转换为可测对采集的信号进行滤波、放大等处理，去除量的电信号噪声，提取有用信息振动分析结果解读通过频谱分析、时域分析等方法，判断振动根据分析结果，判断机器运行状态，预测故类型、频率、幅值等特征障风险，并提供解决方案振动检测的常用方法声学传感器加速度计声学传感器可以检测振动产生的声音，通过声加速度计可测量振动引起的加速度变化，提供音信号分析振动特征振动频率、振幅等信息激光测振仪数据采集系统激光测振仪利用激光束测量振动物体表面的微数据采集系统可记录振动传感器采集的信号，小位移，精度高便于后续分析处理振动信号的处理与分析信号采集使用传感器收集振动数据，将振动信号转化为电信号，例如加速度计信号预处理对采集到的信号进行滤波、去噪、放大等操作，去除干扰，提取有用信息频谱分析将时域信号转化为频域信号，分析振动信号的频率成分，找出主振动频率和振动幅值时域分析直接分析时域信号，找出振动信号的波形特征，例如振动幅值、周期、频率等特征提取从分析结果中提取振动信号的特征，例如频率、幅值、相位等，用于故障诊断和状态监测振动控制被动振动控制主动振动控制利用材料的物理特性，吸收和消散振动能量，减小振动幅度通过传感器监测振动信号，利用控制系统产生抵消振动的信号，抑制振动被动振动控制

11.阻尼

22.质量块

33.隔振阻尼器是将振动能量转化为热能，从质量块可以改变系统的固有频率，使隔振器可以将振动源与被保护对象隔而减小振幅例如，汽车减震器系统远离共振频率，从而减少振动离开，从而减少振动传递主动振动控制主动控制主动控制技术通过实时监测系统，主动调整控制参数包括振动抑制、振动隔离和振动补偿等可根据振动情况，施加反向力，抵消振动广泛应用于航空航天、机械制造、建筑工程等领域小结振动概述振动现象从概念、种类、特性到简谐振动、非简谐振我们分析了阻尼振动、受激振动以及共振现动，我们深入了解了振动的基本原理象，揭示了振动在实际世界中的重要作用应用场景学习收获从工程应用到日常生活中，振动无处不在，本次课程带你走进振动世界，理解其基本原并扮演着重要角色，对它们进行检测和控制理和应用，为深入学习振动理论和实践打下至关重要基础本次课程的重点回顾简谐振动阻尼振动共振现象振动的应用周期性运动，频率和振幅不变能量损失导致振幅逐渐衰减，当驱动力的频率与系统固有频广泛应用于声学、机械工程、，可以用正弦曲线描述最终静止率一致时，振幅最大建筑学等领域后续学习建议深入学习实际应用可以深入学习各种振动理论，例如非线性可以尝试将所学知识应用于实际工程问题振动、随机振动等还可以学习有关振动，例如机械振动、结构振动等还可以尝控制技术的知识试使用一些振动分析软件拓展知识保持好奇可以拓展相关学科的知识，例如声学、信保持对振动现象的好奇心，不断探索新知号处理等这些知识可以帮助你更好地理识，不断提高自己的知识水平解振动现象。