第1章绪论(第4,5节)

1.4振动的分类振动现象按系统相应的性质可分为两大类:确定振动与随机振动。1．对于一个确定系统，在受到确定激励时，响应也是确定的。这类振动称为确定振动。2．对于确定系统，在受到随机激励时，系统的响应是随机的。这类振动称为随机振动。随机振动只能用概率统计的方法来描述。对于随机结构系统来说，无论是受到确定激励，还是随机激励，其响应均为随机的，这类振动称为随机结构(系统)振动。1.4振动的分类此外，还可以按激励的控制方式分类如下所述。1．自由振动：系统受初始激励后不再受外界激励的振动。2．强迫振动：系统在外界控制的激励作用下的振动。3．自激振动：系统在自身控制的激励作用下的振动。4.参激振动：系统自身参数变化激发的振动。1.5振动问题及其解决方法1.振动问题不论是确定的还是随机的振动问题，一般说来，无非是在激励、响应和系统特性三者之中已知两者求第三者。(1)振动分析：(2)系统识别：在激励条件与系统特性已知的情形下，求系统的响应，就是所谓振动分析。在激励与响应已知的情形下，来确定系统的特性，就是所谓振动特性测定或系统识别。1.5振动问题及其解决方法(3)振动设计：(4)振动环境预测：实际的振动问题往往是错综复杂的，它可能同时包含识别、分析和设计等几个方面的问题。在一定的激励条件下，如何来设计系统的特性，使得系统的响应满足指定的条件，这就是所谓振动综合或振动设计。在系统特性和响应已知的情形下，求激励，即判别系统的环境特性，就是所谓振动环境预测。1.振动问题1.5振动问题及其解决方法2．解决振动问题的方法理论分析—主要体现在“计算”实验研究—有虚拟“试验”1.5振动问题及其解决方法工程实际振动问题的计算结构动力学计算技术在振动力学中的应用1.5振动问题及其解决方法计算技术在汽车振动分析中的应用用计算机模拟整车的动力学特性1.5振动问题及其解决方法计算工程软件在振动分析中的应用发动机的有限元分析的动态演示1.5振动问题及其解决方法计算技术在飞机振动分析中的应用飞机机翼的振动演示1.5振动问题及其解决方法计算结构动力学在振动分析中的应用工程实际振动问题的动态演示1.5振动问题及其解决方法计算工程软件在振动分析中的应用桥梁振动的动态演示1.5振动问题及其解决方法计算工程软件在振动分析中的应用第一阶振型图第二阶振型图风振响应图有限元图北京植物园展览温室风振响应1.5振动问题及其解决方法计算工程软件在振动分析中的应用涡轮机频率分析的动态演示1.5振动问题及其解决方法振动在汽车碰撞中的应用汽车正面碰撞的演示1.5振动问题及其解决方法振动在汽车碰撞中的应用汽车正面碰撞的振型演示车身第9阶自振频率车身第10阶自振频率车身第12阶自振频率1.5振动问题及其解决方法振动在汽车碰撞中的应用碰撞场景碰撞结果碰撞前碰撞中碰撞后汽车碰撞实景以及前后分析图解1.5振动问题及其解决方法振动力学在现代科技的应用纳米管的1阶(A)、2阶(B)、3阶(C)振动的振型与悬臂梁振型相同。纳米管的截面尺度约1纳米(nm)=10-3微米(m)=10-6毫米(mm)。1999年Science杂志1.5振动问题及其解决方法振动力学在现代科技的应用纳米管振动的幅频特性与单自由度系统特性完全相同，且共振频率很高，达2.4MHz，因此以纳米管作为振动传感器可以获得很宽频带的传感器。1999年Science杂志1.5振动问题及其解决方法振动实验与测试线性条件下，被测试的结构的振动特性是结构固有的，可以用不同的数学模型描述，但这些模型均是对结构特征值的近似表示，关键在于解决实验模型和结构实际特性之间的近似程度问题。测试系统应包括：试验结构、激励系统、测量系统、分析系统、检测系统。1.5振动问题及其解决方法振动实验与测试●光测法：将机械振动转换为光信息进行测量的方法。●电测法：机电变换原理。●机械法：杠杆（相对式接触式）或惯性原理（绝对式接触式）接收并记录振动的方法。振动测试方法如下所述。1.5振动问题及其解决方法振动实验与测试感应式振动试验台可进行试验的项目：冲击、正弦、正弦+随机、随机、随机+随机、实测信号模拟、冲击响应谱、瞬态捕捉。1.5振动问题及其解决方法振动实验与测试用振机进行拱坝原体振动试验三向六自由度（两个水平向及竖向的平动，绕三个主轴的转动共三向六个自由度）地震模拟振动台1.5振动问题及其解决方法振动实验与测试高塔的风洞实验和振动台架实验1.5振动问题及其解决方法振动实验与测试高层建造结构振动台模型试验1.5振动问题及其解决方法振动实验与测试采用激振器对整车进行激励，激振器端部安装力传感器，通过安装在车架和车身上的传感器测量车辆的动力响应。整车模拟振动试验台1.5振动问题及其解决方法振动实验与测试军用飞机发动机齿轮在飞行过程中出现断裂。经过模态分析发现齿轮某一阶工作频率与发动机工作频率非常接近。安装在振动台上以此频率进行激励，一小时以后齿轮出现与实际工作破坏相同的裂纹，表明是共振引起破坏。1.5振动问题及其解决方法振动实验与测试喷气飞机全机振动试验1.5振动问题及其解决方法振动实验与测试空调风机的振动模态实验测试实例图示1.5振动问题及其解决方法振动实验与测试机械系统中，回转体不平衡引起的振动，往往也是一种周期性运动。例如，下图是某钢厂减速机上测得的振动信号波形(测点3)，可以近似的看作为周期信号。某钢厂减速机振动测点布置图1.6自由度确定一个振动系统空间位置所需的独立坐标的个数，称为振动系统的自由度。如下图，只需要用一个独立坐标就可以完全确定振动系统的位置，所以称它们为单自由度系统。1.6自由度下图给出了两自由度的几个例子：(a)假定其中的质量A、B只能沿直线平动；(b)圆盘C、D只能绕固定轴转动；(c)刚杆EF限于在一个铅垂平面内运动，且其重心限于沿铅垂线运动。1.7单位国际单位制(SI)包括：(1)七个明确定义的基本单位；(2)派生单位；(3)补充单位。SI制基本单位举例量名称符号说明长度(length)米m是用氪(krypton)-86灯的波长来定义的：即“一米长度等于氪-86原子在能级2p10和5d5间转变时的真空辐射波长的1650763.73倍。”质量(mass)千克kg其标准原器是一铂铱(platinum-iridium)圆柱体。藏于法国Sévres地方的地下室内。时间(time)秒s是由原子共振频率来定义的：“一秒等于铯(cesium)-133原子在基态的两个超精细能级间转变时辐射波的9192631770个周期的时间。”