工程振动基础课件.pptx
工程振动基础课件
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20XX
汇报人：XX
目录
05
振动控制技术
04
振动测量与实验
03
振动分析方法
02
振动系统的数学模型
01
振动的基本概念
06
工程振动案例分析
振动的基本概念
PARTONE
振动定义
振动是指物体或系统在平衡位置附近做往复运动，如弹簧振子的周期性摆动。
振动的物理含义
振动按其特性可分为自由振动、受迫振动和非线性振动等类型，各有不同的特点和应用。
振动的分类
振动可以用正弦函数或余弦函数来数学描述，涉及振幅、频率和相位等参数。
振动的数学描述
01
02
03
振动的分类
线性振动与非线性振动
自由振动与受迫振动
自由振动是系统在初始扰动后无外力作用下的振动，受迫振动则是在周期性外力作用下的振动。
线性振动遵循叠加原理，非线性振动则不遵循，常见于复杂系统或大振幅振动。
随机振动与确定性振动
随机振动没有明确的规律，如地震波；确定性振动则有明确的数学表达，如简谐振动。
振动系统的组成
振动系统中的质量元素是振动体的惯性部分，决定了系统的惯性特性。
质量元素
01
弹性元素如弹簧、橡胶垫等，提供恢复力，是振动系统中储存和释放能量的关键部分。
弹性元素
02
阻尼元素如阻尼器、摩擦材料等，用于耗散振动能量，影响振动系统的稳定性和衰减特性。
阻尼元素
03
振动系统的数学模型
PARTTWO
力学模型建立
在建立振动系统的力学模型时，首先要确定系统的自由度，即系统独立运动的最小数目。
自由度的确定
01
通过实验数据或理论分析，确定振动系统中各部件的质量、刚度和阻尼特性，为模型提供参数。
质量、刚度和阻尼的表征
02
设定合适的边界条件是建立准确力学模型的关键，它反映了系统与外界的相互作用。
边界条件的设定
03
微分方程描述
线性振动系统通常用二阶常微分方程来描述，如质量-弹簧-阻尼系统的运动方程。
线性振动系统的微分方程
非线性振动系统涉及的微分方程更为复杂，可能包含多项式、指数或三角函数项。
非线性振动系统的微分方程
在求解微分方程时，必须给定边界条件和初始条件，以确定振动系统的特定解。
边界条件与初始条件
对于复杂的振动系统微分方程，通常采用数值方法求解，如有限差分法或Runge-Kutta方法。
数值解法的应用
系统参数识别
时域识别技术
参数识别方法
01
03
解释时域分析方法，如冲击响应法，如何用于识别振动系统的动态特性参数。
介绍如何通过实验数据和数学工具，如最小二乘法，来识别振动系统的质量、刚度和阻尼等参数。
02
阐述频域分析在系统参数识别中的应用，例如通过频率响应函数来确定系统的固有频率和阻尼比。
频域识别技术
振动分析方法
PARTTHREE
自由振动分析
自由振动是指系统在没有外力作用下，仅由初始条件决定的振动。
自由振动的定义
通过建立微分方程来描述系统的自由振动，通常涉及质量、刚度和阻尼等参数。
自由振动的数学模型
自由振动分析中，固有频率和振型是关键参数，它们决定了振动系统的响应特性。
固有频率和振型
在无阻尼自由振动中，系统的总机械能保持不变，能量在不同形式间转换。
能量守恒与自由振动
强迫振动分析
通过谐响应分析，可以确定结构在周期性载荷作用下的稳态响应，如桥梁在风载下的振动。
谐响应分析
频域分析方法通过将振动问题转换到频率域来简化计算，适用于分析复杂系统的振动特性。
频域分析
瞬态动力学分析用于评估结构在非周期性载荷作用下的动态响应，例如地震对建筑物的影响。
瞬态动力学分析
阻尼振动特性
欠阻尼系统中，振动会随时间逐渐衰减，但不会立即停止，常见于实际工程结构中。
临界阻尼是系统无振荡返回平衡位置的最小阻尼，过阻尼则使系统响应变慢，无振荡。
阻尼比是描述振动系统能量耗散程度的无量纲参数，决定了振动衰减的速度。
阻尼比的定义
临界阻尼与过阻尼
欠阻尼系统的振动
振动测量与实验
PARTFOUR
测量仪器介绍
加速度计用于测量振动加速度，广泛应用于结构健康监测和机械设备故障诊断。
加速度计
01
激光测振仪通过非接触方式测量微小振动，常用于精密设备和高精度测试。
激光测振仪
02
压电式传感器利用压电效应转换机械能为电能，适用于测量冲击和振动信号。
压电式传感器
03
实验方法与步骤
01
选择合适的传感器
根据振动类型和频率选择加速度计、速度计或位移传感器进行精确测量。
02
搭建实验装置
构建实验平台，安装传感器和数据采集系统，确保装置稳定可靠。
03
校准设备
对所有测量设备进行校准，以确保数据的准确性和重复性。
04
执行振动测试
按照预定的测试方案，对结构进行激励并记录响应数据。
05
数据分析与处理
利用专业软件对采集到的振动数据进行分析，提取关键参数。
数据处理与