机械振动(川大聂娅老师物理)课件

机械振动课件contents目录机械振动的基本概念机械振动的数学模型机械振动的分析方法机械振动的应用机械振动的控制机械振动实验与测量01机械振动的基本概念机械振动是指物体在一定位置附近所做的往复运动。机械振动通常可以用振幅、频率、相位等参数来描述。机械振动可以由外部激励或内部因素引起，如力、热、电磁场等。机械振动定义微幅振动、大幅振动。按振动幅度分类低频振动、高频振动。按振动频率分类一维振动、二维振动、三维振动。按振动方向分类自由振动、受迫振动、共振。按振动原因分类机械振动的分类振幅和相位都保持不变的周期性振动，是最简单的机械振动。简谐振动以恒定的周期重复的振动，其振幅和相位随时间按正弦或余弦规律变化。周期振动简谐振动与周期振动02机械振动的数学模型根据牛顿第二定律，物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比。通过设定物体质量为m和作用力为F，可以建立物体运动的微分方程。牛顿第二定律当物体受到弹性力的作用时，弹性力与物体的位移成正比，方向与位移方向相反。将弹性力作为作用力的一部分，可以建立物体振动的微分方程。弹性力阻尼力与物体的速度成正比，方向与速度方向相反。将阻尼力作为作用力的一部分，可以建立物体振动的微分方程。阻尼力微分方程的建立在求解微分方程时，需要给出物体的初始位置、速度和加速度等初始条件。这些初始条件决定了物体振动过程的初态。初始条件对于线性微分方程，其解可以分为通解和特解两部分。通解表示所有可能的振动形式，而特解表示满足特定初始条件的振动形式。通解与特解叠加原理是线性微分方程的重要性质，表示多个不同频率的简谐振动可以叠加成一个复杂的振动形式。叠加原理线性微分方程的解固有频率01固有频率是物体振动的固有属性，表示物体在无外力作用下的振动频率。通过求解物体的微分方程，可以得到物体的固有频率。阻尼比02阻尼比是描述物体阻尼程度的参数，表示物体在振动过程中能量损失的快慢。阻尼比的大小会影响物体振动的幅度和周期。阻尼振动03阻尼振动表示物体在振动过程中不断损失能量，振幅随时间减小，最终趋向于静止状态。通过求解阻尼振动的微分方程，可以得到物体振动的衰减规律。固有频率与阻尼03机械振动的分析方法能量法是一种基于能量平衡的机械振动分析方法，通过计算系统在不同振动状态下的能量变化来评估系统的稳定性。能量法适用于分析线性系统和非线性系统，尤其在处理多自由度系统时具有优势。能量法可以通过建立能量平衡方程来求解系统的固有频率、阻尼比和模态振型等参数。能量法123传递函数法是一种基于复平面分析的机械振动分析方法，通过分析系统的传递函数来评估系统的动态特性。传递函数法主要应用于线性时不变系统，通过建立系统的微分方程来求解其传递函数。传递函数法的优点在于能够方便地分析系统的频率响应和稳定性，同时可以用于设计控制系统的反馈控制器。传递函数法模态分析法是一种基于模态理论的机械振动分析方法，通过将复杂的振动系统分解为若干个模态子系统来简化分析过程。模态分析法的优点在于能够方便地分析系统的动态特性和模态耦合，同时可以用于优化系统的结构设计和振动控制。模态分析法首先需要对系统进行模态假设，然后通过求解系统的特征值和特征向量来确定系统的模态参数。模态分析法04机械振动的应用振动隔离通过将振动源与周围结构隔离，减少对周围环境的振动影响。常用的隔离技术包括使用弹性材料、阻尼材料和隔振器等。减震通过减小振动幅度或频率，降低结构受到的振动损伤。减震技术包括被动减震和主动减震，被动减震主要依靠阻尼材料或隔振器，主动减震则需要使用传感器和控制算法来实时调整减震装置的状态。振动隔离与减震利用振动产生的动力，使物料在输送带上移动。这种技术广泛应用于矿山、冶金、化工等领域，能够高效地完成物料的连续输送。利用振动使不同粒度的物料分离。筛分设备通常由筛网、激振器和减震装置组成，能够根据物料的不同粒度需求进行筛选。振动输送与筛分筛分振动输送振动成型利用振动能量使材料在模具内产生塑性变形，从而形成所需的形状。振动成型技术能够减少成型时间，提高成型精度和产品质量。振动破碎利用振动产生的冲击力使大块物料破碎成小块。振动破碎设备通常由破碎腔、激振器和减震装置组成，能够高效地完成大块物料的破碎任务。振动成型与破碎05机械振动的控制该技术需要使用传感器监测原始振动，并使用控制器计算需要施加的反向振动。主动控制技术具有较好的实时性和控制精度，但需要消耗较大的能量和成本较高。主动控制技术是通过向系统提供反向振动来抵消原始振动，从而达到控制振动目的的方法。主动控制技术03被动控制技术具有成本较低、易于实现等优点，但减振效果可能不如主动控制技术。01被动控制技术是通过改变系统的振动特性来减小振动的传递和影响的方法。02该技术通常使用阻尼材料或结构来吸收或减小振动能量，以达到减振的目的。被动控制技术0102混合控制技术该技术可以结合两种技术的优点，提高减振效果和稳定性，但需要解决两种技术的协调和控制问题。混合控制技术是将主动和被动控制技术结合使用，以实现更好的减振效果的方法。06机械振动实验与测量振动信号的采集使用传感器将振动转换为电信号，以便进行后续处理和分析。振动信号的传输通过电缆或无线方式将传感器采集的信号传输到数据采集器或分析仪。振动信号的调理对采集的信号进行放大、滤波等处理，以改善信号质量，便于分析。振动信号的测量明确实验的目标和研究问题，为实验设计和实施提供指导。实验目的确定实验设备选择实验操作流程根据实验需求选择合适的振动源、传感器、数据采集器等设备。制定详细的实验操作步骤，确保实验过程顺利进行。030201振动实验的设计与实施数据预处理对原始数据进行