机械振动学试题与答案与试卷分析

1、 2010-2011 学年第一学期期末考试试题（A 卷） 机械振动学 使用班级：08010741 总分 得分 分）分，每空 1 一、填空题（共 20 1.机械运动是一种特殊形式的运动，在这种运动过程中，机械系统将围绕 运动。 作 的元素，阻尼是 的元素，恢复性是贮存 从能量的角度看，惯性是保持 2. 使能量散逸的元素。, 个独立的坐标，自由度数为 3.一个质点在空间作自由运动，决定其位置需要 个约束条，当系统收到 r 而由 n 个相对位置可变的质点组成的质点系，其自由度数为 。 件时，系统的自由度数是 而对系统在非共振频率的运动影近旁的运动有决定作用， 阻尼对抑制系统 4. 响不大。 。 或

2、5.加在系统上的初始扰动可以是 。 6.求无阻尼振动系统固有频率的重要准则 对于线性系统，叠加原理成立，即各激励力共同作用所引起的系统稳态响应为各激 7. 。 励力单独作用时引起的系统各稳态响应的 MK即矩阵， 都是 8.通常情况下，两自由度系统的质量矩阵 与刚度矩阵 T?MM 有 , K= 个固有模态，即系统的固 自由度系统有两自由度系统有 9. 个固有模态，n 有模态数 描述一个两自由度系统的运动，所需要的独立坐标数是确定的，唯一的，就 10.；但为描述系统运动可选择的坐标不是唯一的，且选取不同的坐标描述 是 系统的运动，不会影响到 ，其固有特性不变。 得分 二、请将正确的选项添入下列表格

3、内（共 20 分） 1 2 3 4 5 10 6 8 7 9 （1.）单选题（共 10 分，每题 2 分）? ）中振动系统的固有频率（ 11.下列图n （图 1） k2kkkk0.5 D.E.2 B. C.A. mm2mmm2.对于单自由有阻尼振动系统，下面那个图像是该系统发生振动时位移随时间变化的图像（ ） ( A ) ( B ) ）C （ ( D ) 3.计算图 2 系统的自由度数为（ ） A.1 B.2 C.3 D.4 mkm则由质量和弹簧下图图 3 两自由度系统中，由质量组成的辅助系统叫做吸振器，4.122k组成的系统叫做（ ）和弹簧 1 （图 3 ） （图 2） D.主系统 A.位移

4、传感器 B.速度传感器 C 加速度传感器 ） 5 机械导纳矩阵也叫做（ D A动柔度矩阵 B.阻抗矩阵 C.机械阻抗矩阵动刚度矩阵 分，错选不得分）110 分，每题2 分，漏选得(2)多选题（共一个单自由度系统都可以用这样一个理论模型来描述：它是由以下哪三个基本元件组成 6. ） （ ? 理想的固有频率 m D.理想的质量 k A.理想的弹簧 B.理想的阻尼 c C.n? E.理想的阻尼比?( ) 7.线性系统自由振动的频率只与以下哪些因素有关nv D. c k C.m B.A.系统的质量系统的弹簧系统的阻尼系数 系统振动的初速度 0 ax E.F.系统振动的初始加速度系统振动的初始位移008

5、.对于机械系统有三种典型的强迫振动的情况（ ） A.系统本身的不平衡引起的强迫振动 B.简谐激励力作用下强迫振动 C.基础运动引起的强迫振动 D 支承运动引起的强迫振动 9.构成系统的基本元素有（ ） A.惯性 B 运动特性 C.周期性 D 阻尼 E 恢复性 10.对于两自由度系统，从一般的广义坐标变换成其主坐标，不是可以任意确定的，它和以下哪些因素有关（ ） A.系统的物理参数 B.表征系统自由振动特性的固有频率 C.表征系统自由振动特性的振型向量 D.系统的静平衡位置 E.系统发生振动的初始条件 得分得分 1.5 分）三、判断题（共 15 分，每题 ） 广义坐标必须能完整地描述系统的运动。

6、 （ 1. ） （ 2. 有阻尼系统的自由振动，其位移是一个具有振幅随时间按指数衰减的简谐函数。 ） （ 3. 零阻尼情况只是理想情况，实际上小阻尼总是不存在的。简谐振动的重要特征是：简谐振动的加速度，其大小与位移成正比，而方向与位移相 4. ） 反，始终指向平衡位置。 （ ）级数的形式。所有表示周期振动的周期函数都可以展开成 Fourier（ 5. 单自由度系统在简谐激励力作用下，系统将产生一个与激励力相同频率的简谐振动，6. ? ） 。 （但滞后一个相角 （ ）7. 在设计积极隔振装置或消极隔振装置时所遵循的准则是相同的。 ） （ 8. 加速度传感器的固有频率至少要比最低测试频率小两倍。对

7、于两自由度系统，沿各个主坐标发生的运动将是对应于系统两个固有频率的简谐运 9. ） （动的叠加。 ） （ 10.两自由度系统在简谐激励的稳态响应不应是与激励力相同频率的简谐函数。 得分得分 分）分）3 3 分，每题 1515（共（共 四、概念解释四、概念解释 1. 消极隔振 2. 自由度 3. 阻尼比 4. 主坐标或固有坐标d 柔度影响系数 5.ji 得分得分 计算题（10 分）五. .的物体从质量系统。有一质量 m1=2kg 图 4 中，有一弹簧-弹簧刚度的物体上,高度 h=5m 处自由落下，落在 m=3kg。假设为弹性碰撞，且没有反弹。试确定系统由k=50N/m 此而发生的自由振动。为简化

8、计算，取重力加速度为 10m/s2. ）4（图 得分得分 10 分）六、计算题（?srad/?10)m.0 x?.4sint?03cost(。问此振动是否已知某机器的振动规律为， 是简谐振动？并求该机器振动的振幅、周期、最大加速度和相位值。 得分得分 10 七、计算题（分）mm考虑与弯曲变形相关的微小位移，所示。如下图和一根带有两集中质量的无质量梁，512 试列出系统的位移方程。 ） （图（图 5 5 学年第一学期期末考试试题答案及评分标准 2010-2011 A 卷） （ 机械振动学 使用班级：08010741 一、 分）1 填空题（共 20 分，每空 衡 1. 其 平 位置 作 运动。 往

9、复 2. 动能 ， 势能 3. 3 个独立的坐标，自由度数为 3 , 3n ， 3n 。r 近旁的运动有决定作用，而对系统在非共振频率的运 阻尼对抑制系统 4. 共振频率 动影响不大。 。 初始速度 初始位移 5. 或 UT? 6.。maxmax 。总和 7. TKK?T?MM 实对称 8. 矩阵，即有 , 个固有模态，即系统的固有模态数系统的自由度数 n 个固有模态，9. 2 ；系统的性质 10.自由度数 2 分）请将正确的选项添入下列表格内（共 20二、1 2 3 4 5 B C A D A 6 7 8 9 10 ABC ABC ABCD ADE ABC 分）1.5 判断题（共 15 分，

10、每题三、1. （ ） 2. （ ） 3. （ ）总是存在的。 4. （ ） 5. （ ） 6. （ ） 7. （） 8. （ ）比最高测试频率高两倍 9. （ ） 10. （） 四四. .概念解释概念解释 （共（共 1515 分，每题分，每题 3 3 分）分） 1.消极隔振：为了减少外界振动对设备的影响而采取的隔振措施。 2.自由度：系统在约束条件下运动，用于确定其位置所需要的独立坐标数就是该系统的自由度数。 3.阻尼比：系统阻尼与临界阻尼之比值。 4.主坐标或固有坐标：能使系统运动方程不存在耦合，成为相互独立方程的坐标，叫做主坐标或固有坐标。 xi?dijdFjij只在 j 柔度影响系数 5

11、.点作用一单位力时，在 i 点引起的位移的大小。： 分）10 计算题（.五 0?t具有的速度 m。这是解：取向下为正方向。在 m 与 m1 碰撞的这一时刻，作为时间的起点 s/?10mv?2gh?2*10*5v 分） -为：（211v为：m1 具有共同速度碰撞时，依据动量守恒原理，m 与0mv2*101sm/v?4032?m?m 2 分）-（1x 0 点，则刚碰撞时刻具有初始位移：m 取与 m1 组成的系统的静平衡位置为参考02*10mg0.4?x?0m50k 分） -（ 2 50k?s?3.16rad/n3m?m2?1 - （系统振动具有的固有频率：2 分）4)?tsin(3.16)x(t?

12、0.4*cos(3.16t3.16 则系统具有运动规律：分）- （2 分）六、计算题（10 所以该机器的振动该机器的运动规律是由两个同频率的简谐振动在同方向的合成，解： 分）也是该频率的简谐振动。-（2 机器振动的振幅为 ?22?sin?AA?sinAcos?AcosA21112122?22?sin90?sin0?0?.3cos90?0.?30.40.4cos?0?2?)m(0.5?10? 分）-（2?22?0.?2sT? ?10 -（2 分） 机器振动的周期为 机器振动的最大加速度 ?222?22?493.48?10?.510?10mx?As?0 -（2 分） max 机器振动的初相角 ?0

13、.4sin0?0?Asin.3sin90?sinA?2112?0.75tan ?0.4cos0?0.cosA?Acos3cos90? 2112?1?tan0.75 -（2 分） 即 F1=1,F2=0，依据材料力学弯曲变形的挠度公式，得：七、解：令33l5l?dd2111EIEI4824 ，3 分） -（33ll5?dd?2212EIEI483， ，同理可得： （3 分） 令 F1=0,F2=1 -253?l?D?165EI48? -（系统柔度矩阵为：2 分） 故系统的位移方程：?.?y0ym)F1(t253?l?111?my0)516F2(tEI48.?y22?2 -（2 分） 试 卷 分

14、析 2010/2011 学年第 一 学期 一、基本情况 课程名称机械振动学 学时32 学分2 任课教师常学芳 命题教师 常学芳 阅卷教师常学芳 考试方式 闭卷 考试时间 2010.12.03 期望分值75 二、成绩统计 班级 参加考试 人数优 良 中 及格 不及格 平均分 08010741 48 7 17 13 9 2 77.46 备注：成绩统计以教师所授课班级为单位，考试成绩指卷面成绩。 “班级”一栏，对选修课难以确定选 课学生的班级时，可改填为专业和年级；全校选修课此栏可不填写。三、试卷分析 、对出题的覆盖面、难度及侧重点的评价。1 （注：以教学大纲为依据，是否符合大纲重点、难点和覆盖面，

15、分析要具体明确，切忌空话套话） 机械振动学课程试题紧扣教学大纲，涵盖了大纲中必须掌握的线性系统微幅振动的基本理论和对振动系统的基本的分析方法等，对振动学的基本概念的掌握，单自由度系统，两自由度系统，和多自由度系统等方面的知识的运用进行了全面的布局，试题难度适中。本试题侧重考察学生对机械振动学基本知识的掌握与运用，以及简要的计算，试题非常适合本专业学生的考试。 2、学生掌握课程知识的情况分析。 （注：根据考试情况按知识点进行详细分析，切忌空洞笼统） 通过阅卷，可以看出，绝大多数学生对机械振动学重要概念的掌握是比较牢靠的。但是仍然有个别的题，比如求无阻尼振动系统固有频率的重要准则Tmax=Umax,只有个别同学做对了，还有最后一个对于两自由度系统，坐标的选取不同不会影响到系统的性质，几乎就没人做对，说明同学们对于细节的掌握不是很完善。第二题选择题与第三题的判断题只要考察学生对基础知识的掌握程度，可以看出大部分同学做的都相当不错。第四题名词解释，大部分同学都做得不错，达到预料的水平，但是需要指出的是有个别同学几乎就没得上分，这说