船体振动 绪论课件

1教材：姚熊亮

主讲：董科

dongke@

船体振动基础

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绪论HullVibration

返回首页绪论船体振动HullVibratIon0.1振动的定义和分类0.2船体振动学的研究内容绪论

振动是一种运动形态，是指物体在平衡位置附近作往复运动。物理学知识的深化和扩展－物理学中研究质点的振动；工程力学研究研究系统的振动，以及工程构件和工程结构的振动。

振动属于动力学第二类问题－已知主动力求运动。

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振动问题的研究方法－与分析其他动力学问题相类似：

选择合适的广义坐标；分析运动；分析受力；选择合适的动力学定理；建立运动微分方程；求解运动微分方程，利用初始条件确定积分常数。

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振动问题的研究方法－与分析其他动力学问题不同的是：一般情形下，都选择平衡位置作为广义坐标的原点。研究振动问题所用的动力学定理：

矢量动力学基础中的－动量定理；动量矩定理；动能定理；达朗贝尔原理。分析动力学基础中的－拉格朗日方程。

返回首页绪论船体振动HullVibratIon1、按系统的自由度划分：

单自由度振动－一个自由度系统的振动。

多自由度振动－两个或两个以上自由度系统的振动。

连续系统振动－连续弹性体的振动。这种系统具有无穷多个自由度。

返回首页绪论0.1振动问题的分类HullVibratIon2、按系统特性或运动微分方程类型划分：

线性振动－系统的运动微分方程为线性方程的振动。

非线性振动－系统的刚度呈非线性特性时，将得到非线性运动微分方程，这种系统的振动称为非线性振动。

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返回首页线性振动：相应的系统称为线性系统。

线性振动的一个重要特性是线性叠加原理成立。非线性振动：相应的系统称为非线性系统。

非线性振动的叠加原理不成立。

HullVibratIon0.1振动问题的分类3、按产生的原因（激励特性划）分：

自由振动－没有外部激励，或者外部激励除去后，系统自身的振动。

受迫振动－系统在作为时间函数的外部激励下发生的振动，这种外部激励不受系统运动的影响。

自激振动－系统由系统本身运动所诱发和控制的激励下发生的振动。

参激振动－激励源为系统本身含随时间变化的参数，这种激励所引起的振动。

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返回首页HullVibratIon4按振动的规律非简谐振动瞬态振动随机振动简谐振动0.1振动问题的分类

返回首页2简谐振动简谐振动定义：物体所受的力跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的力作用下的振动，叫做

简谐运动。HullVibratIon

返回首页简谐运动的特点：1、回复力与位移成正比而方向相反，总是指向平衡位置。2、简谐运动是一种理想化的运动，振动过程中无阻力，所以振动系统机械能守恒。

3、简谐运动是一种非匀变速运动。HullVibratIon2简谐振动

返回首页1.用正弦函数表示简谐振动用时间t的正弦（或余弦）函数表示的简谐振动。其一般表达式为一次振动循环所需的时间T称为周期；单位时间内振动循环的次数f

称为频率。周期T的单位为秒（s），频率f的单位为赫兹（Hz），圆频率的单位为弧度/秒（rad/s）。振幅圆频率初相位HullVibratIon2简谐振动

返回首页简谐振动的表示图描述了用正弦函数表示的简谐振动，它可看成是该图中左边半径为A的圆上一点作等角速度的运动时在x轴上的投影。如果视x为位移，则简谐振动的速度和加速度就是位移表达式关于时间t的一阶和二阶导数，即HullVibratIon2简谐振动

返回首页简谐振动的表示可见，若位移为简谐函数，其速度和加速度也是简谐函数，具有相同的频率。在相位上，速度和加速度分别超前位移和。重要特征:简谐振动的加速度大小与位移成正比，但方向总是与位移相反，始终指向平衡位置。可得到加速度与位移有如下关系HullVibratIon2简谐振动

返回首页简谐振动的表示旋转矢量OM的模为振幅A，角速度为圆频率，任一瞬时OM在纵轴上的投影ON即为简谐振动表达式2.用旋转矢量表示简谐振动HullVibratIon2简谐振动

返回首页简谐振动的表示记,复数复数Z的实部和虚部可分别表示为简谐振动的位移x与它的复数表示z的关系可写为3.用复数表示简谐振动HullVibratIon2简谐振动

返回首页简谐振动的表示由于用复数表示的简谐振动的速度加速度为也可写成是一复数，称为复振幅。它包含了振动的振幅和相角两个信息。用复指数形式描述简谐振动将给运算带来很多方便。

HullVibratIon2简谐振动

返回首页简谐振动的合成1.两个同频率振动的合成有两个同频率的简谐振动由于A1

、A2的角速度相等，旋转时它们之间的夹角()保持不变，合矢量A也必然以相同的角速度作匀速转动HullVibratIon2简谐振动

返回首页简谐振动的合成由矢量的投影定理

A=A1+A2即两个同频率简谐振动合成的结果仍然是简谐振动，其角频率与原来简谐振动的相同，其振幅和初相角用上式确定。HullVibratIon2简谐振动

返回首页简谐振动的合成2、两个不同频率振动的合成有两个不同频率的简谐振动有理数HullVibratIon2简谐振动

返回首页简谐振动的合成当频率比为有理数时，合成为周期振动，但不是简谐振动，合成振动的周期是两个简谐振动周期的最小公倍数。

合成的周期若与之比是无理数，则无这样一个周期。其合成振动是非周期的。

HullVibratIon2简谐振动

返回首页3船体振动学的研究内容HullVibratIon1引起船体振动的原因

（激振力）螺旋桨激振力主机激振力流体激振力

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