理论力学基础-14.1机械振动基础

第十四章 机械振动基础

第一节概述

一、振动的概念

    振动是一种非常普遍的现象。例如，汽车、火车、飞机、轮船和舰艇等，它们都在不停地振动着。高层建筑、桥梁、水坝等庞然大物，在受到激励后也会发生振动。

    所谓机械振动是指物体在平衡位置附近所作的具有周期性的往复运动。各类机械的振动对我们来说既有有利的一面也有有害的一面。剧烈的振动常常会危害结构物的强度或妨碍机器的正常功能，振动会使机器的联接件产生松动，从而影响加工精度，振动的噪音还会妨害人体的健康。但另一方面，振动有其可利用的一面，如地震仪、混凝土振捣器、振动打桩机、振动送料机、振动筛、超声电动机等都是利用振动的特性而进行工作的。研究振动的目的：一方面是如何防止或限制剧烈的穸对于工程、生产实践的危害；另一方面是如何很好地利用振动的特性为生产实践服务。振动现已发展成为一门重要的学科――振动工程。

    按产生振动的原因，可把振动分为自由振动和强迫振动；按振动系统的自由度数，可把振动分为单自由度系统振动、多自由度系统和无限多自由度系统即弹性体的振动；按振动系统的参数特性，可把振动分为线性振动和非线性振动。

二、 振动系统的模型
    所谓系统是指若干互相联系着的事物组成的一个整体（集合）。如图14-1所示的弹簧-质量-粘性阻尼器构成的振动系统。对于工程技术人员来说，所关心的是在力F(t)激励下,质量块如何运动?弹簧所受力怎样?

图14-1

    我们把由实际结构经简化抽象得到如图14-1所示的称为系统的模型。把加到系统上的外来影响（扰动）称为激励；系统对外界激励的反应（回答）称为响应。例如机械系统受到随时间变化的外干扰力作用时，系统将产生运动。这种外干扰力就是激励，而系统的运动历程就是响应。为了完整地描述系统受激励后的状态，需要用一个或几个随时间而变的变量，这些变量的总体称为状态变量。

    激励、系统和响应三者的关系如图14-2所示。

图14-2