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1、机械动力学 机械振动分析基础及应用机械设计系田红亮Tel 13618694960E mail thl19732003 教材 程耀东 李培玉 机械振动学 线性系统 浙江大学出版社 2006 机械振动绪论 绪论 一 什么是机械振动二 研究机械振动的必要性振动造成的危害 振动的利用掌握振动知识的必要性三 机械振动的研究内容和研究方法若干概念 振动研究的内容机械振动的研究方法 绪论 四 机械振动的分类1 按系统自由度分类2 按系统特性分类3 按激励情况分类4 按运动规律分类5 按振动位移特征分类五 机械振动理论和技术研究热点参考书 机械振动 MechanicalVibration 机械零件或结构物在其
2、静平衡位置附近作反复 微小的弹性变形运动 是振荡运动在机械结构中的特殊形式 振荡 Oscillation 运动 是普遍存在的一种自然现象如光 声 电磁波等 大多数的振荡运动对人类是有利的 多数的机械振动是有害的 降低机器的性能 降低加工质量 损坏设备和建筑物等 传统设计方法不足 现代机械设备日益向大型 高速发展 使振动问题日益突出 而传统的静态设计方法存在着严重的不足 振动造成的危害 俄国彼得堡大桥因共振而坍塌 美国Jacoma海峡悬索桥因风振而破坏 飞机机翼因颤振折断 叶片因振动疲劳断裂而飞出 起重机因动载而失稳倾翻 机床因振动而产生疲品 导弹因振动而降低命中率 振动造成的危害 摩天大楼的振
3、幅可达数米 导致结构疲劳 破坏 输电线路在冰风作用下 产生大幅度的舞动 Galloping 引起碰线 短路 断线等 振动辐射噪声造成污染 振动的利用 振动输送 筛分 捣固 研磨 夯实 碾压等 利用振动信号作监测和诊断 掌握振动知识的必要性 在1934年以前 没有任何振动知识的机械工程师也被认为是受过良好教育的 但是在今天 这些振动知识却是迫切需要的 几乎对每一个机械工程师都是必须的工具 DENHARTOG 1956于 机械振动 第四版序言 三 机械振动的研究内容和研究方法 振动研究的目标 探求振动产生的原因 分析计算振动量及其变化规律 寻求控制振动的方法 合理地利用振动运动 系统 System
4、 振动研究的对象 激励 Excitation 外界对系统的作用 输入Input 响应 Response 系统在激励作用下产生的动态行为 输出Output 激励 E 响应 R 系统 S 振动研究的内容 激励 E 响应 R 1 振动分析 已知系统物理特性S和激励E 求系统的动态响应物理量R 可以为位移 速度 加速度 力等 2 系统设计 已知激励E 合理地设计系统S以满足设计者的响应要求R 系统 S 振动研究的内容 3 系统辨识 已知激励E和响应R 求解系统特性参数S 4 环境预测 已知系统S和响应R 确定激励E以判别系统所处的环境 本课程内容 振动分析 机械振动的分析方法 理论研究 数学解析和数值
5、计算 西安交通大学学报 2016 50 3 92 试验研究 动态响应测试 动态特性识别等 1 按系统自由度分类连续系统 无限自由度 偏微分方程离散系统 有限自由度 常微分方程 线性振动 系统的惯性力 阻尼力 弹性恢复力分别与加速度 速度 位移成线性关系 能用常系数线性微分方程描述的振动 弹性范围 非线性振动 系统的阻尼力或弹性恢复力具有非线性性质 只能用非线性微分方程描述的振动 弹塑性 3 按激励情况分类 自由振动 初始激励所致 又称瞬态振动强迫振动 持续变化作用的激励所致 稳态振动 确定性振动 变化规律确定 用数学公式 图形 表格等描述 确定性振动又分为 简谐运动 非简谐周期运动 一般非周期
6、运动随机振动 响应的运动规律不确定 以统计特征量描述 扭转振动 振动体上的质点只作绕轴线的振动纵向振动 振动体上的质点只作沿轴线方向的振动横向振动 振动体上的质点只作垂直轴线方向的振动纵向振动与横向振动又可统称之为直线振动 机械振动理论和技术研究热点 振动理论方面 非线性振动 自激振动乘座动力学 移动式机械如车辆等 受随机激励 其整体设计 悬摇设计 座椅设计 隔振与减振设计等 计算机应用与动态模拟 动态模拟是在计算机上显示机械在各种参数与条件下的动态性能 从而实现在设计阶段预测与控制机械的动态特性 取代样机的中间试验 机械振动理论和技术研究热点 振动疲劳机理研究 许多机械零部件的疲劳是因振动而
7、产生的 振动理论与疲劳强度理论结合 将产生一些新的课题 测试技术理论 故障诊断理论及实用设备 流固耦合振动 流体流过固体激发振动 固体振动反过来影响流场与流态 改变振动形态 期刊论文推荐 田红亮 郑金华 方子帆 等 阻尼系统的特征 J 三峡大学学报 自然科学版 2015 37 2 75 82 全文8页 强力推荐 田红亮 余媛 张屹 等 切向加载 卸载和振荡强耦合下机床螺栓结合部之摩擦能量耗散机制 J 振动与冲击 2016 35 15 58 73 全文16页 期刊论文推荐 田红亮 钟先友 秦红玲 等 依据各向异性分形几何理论的固定结合部法向接触力学模型 J 机械工程学报 2013 49 21 108 122 全文15页 田红亮 钟先友 赵春华 等 区分弹性与塑性变形的结合面法向校正模型 J 机械工程学报 2014 50 17 107 123 全文17页 田红亮 钟先友 赵春华 等 计及弹塑性及硬度随表面深度变化的结合部单次加载模型 J 机械工程学报 2015 51 5 90 104 全文15页 知识回顾KnowledgeReview
