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第三章 两自由度系统的振动 .ppt

发布:2016-12-31约字共68页下载文档
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第三章 两自由度系统的振动 第一节 引言 第二节 两自由度系统无阻尼的自由振动 第三节 两自由度系统振动模型的建立 第四节 刚体在平面内的振动 第五节 两自由度系统的强迫振动 第六节 阻尼对强迫振动的影响 第七节 两自由度系统振动理论的实际应用 第一节 引言 两自由度系统的振动:用两个独立坐标才能确定的系统振动。 第二节 两自由度系统无阻尼的自由振动 一、系统振动微分方程的建立 二、两自由度系统固有频率与主振型 一般情况下的系统振动是两种简谐振动的叠加,即 例3-1 如图,两自由度模型中,已知m1=m2=m=0.05kg,K1=K2=K3=K=20N/m,初始条件如下: x10=1cm, x20=-2cm, x10=x20=0 x10=x20=1cm, x10=x20=0 求两种情况下系统的响应。 9 第三节 两自由度系统振动模型的建立 动力学系统振动模型的建立方法: 牛顿运动定律 定轴转动微分方程 能量法 2)当作用在系统上的主动力中,部分为有势力,部分是非有势力,广义力Qj可分为两部分: 解:取小车的绝对位移u1和圆柱体的绝对位移u2为广义坐标。 练习4 摆长均为l,摆锤质量分别为m1及m2的两单摆,在距离悬挂点a处,用刚度为K的弹簧相联,如图,设弹簧原长等于AB,试用拉氏方程导出双摆的运动微分方程。 第四节 刚体在平面内的振动 一、平面振动微分方程的建立及其解 设刚性杆质量为m,支撑弹簧刚度为K1、K2,质心为C,其距前轮的距离为l1和l2,杆绕质心轴转动惯量为Ic,取质心C的垂直位移x及杆绕质心的角位移θ作为广义坐标(x,θ),对杆进行受力分析。 11 第四节 刚体在平面内的振动 一、平面振动微分方程的建立及其解 第五节 两自由度系统的强迫振动 如图在m1和m2上分别作用有简谐激振力F1sinωt和F2sinω,取广义坐标为(x1, x2),以静平衡位置作为坐标原点。 运动微分方程为: 结论: 1)系统的强迫振动是与简谐干扰同频率的简谐振动。 练习4 如图3-21所示:m1=m2=m,K1=K2=K3=K,m1上作用F1sinωt的外激励力,求①系统的响应;②共振时振幅比; 例: 如图一双质量弹簧系统,其支撑点作简谐振动xs=asinωt,求系统的稳态响应。 第六节 阻尼对强迫振动的影响 第六节 两自由度系统振动理论的实际应用 动力减振器 如图所示为一均匀圆柱体沿水平直线轨道做无滑动滚动,又一均质刚性杆,长3r、质量为m,以光滑铰链与圆柱体之中心连接,圆柱体的质量为m,试用拉氏方程建立系统的振动微分方程及求系统在平衡位置附近作微幅振动时的固有圆频率。 二、离心摆式减振器 (1)对无阻尼自由振动 例3-5 摆长均为l,摆锤质量分别为m1及m2的两单摆,在距离悬挂点a处,用刚度为K的弹簧相联,如图,设弹簧原长等于AB,试用拉氏方程导出双摆的运动微分方程。 第四节 刚体在平面内的振动 一、平面振动微分方程的建立及其解 设刚性杆质量为m,支撑弹簧刚度为K1、K2,质心为C,其距前轮的距离为l1和l2,杆绕质心轴转动惯量为Ic,取质心C的垂直位移x及杆绕质心的角位移θ作为广义坐标(x,θ),对杆进行受力分析。 例 如图:m1=m2=m,K1=K2=K3=K,m1上作用F1sinωt的外激励力,求①系统的响应;②共振时振幅比;③幅频响应曲线。 练习3如图一双质量弹簧系统,其支撑点作简谐振动xs=asinωt,求系统的稳态响应。 第六节 阻尼对强迫振动的影响 第七节 两自由度系统振动理论的实际应用 一、动力减振器 第六节 两自由度系统振动理论的实际应用 一、动力减振器 考虑到在静平衡位置:重力与弹簧1和2的静弹力之和相等,而且两弹簧对质心的静弹性力矩之和为零,所以有 代入上式,得 可求得固有频率ωn1和ωn2。 在(2)式中,当频率ω= ωn1或ω= ωn2时,振幅为无穷大,发生共振现象。 2)两自由度系统的强迫振动有两个共振频率。 解:1)首先建立系统的振动微分方程 B1(B2) 阻尼使共振附近的振动振幅显著减小。 主系统 动力减振系统 B1(B2) Thank you for your listening! 解:1)建立振动微分方程,取广义坐标( ) 动能由两部分组成:
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