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文档简介

1、2020年8月11日,第3节,单自由度系统的强迫振动,强迫振动微分方程,激励力为简谐力,质点在恢复力、阻力及激励力作用下运动,方程的解, 0表明强迫振动的相位落后于激振力的相位,x1(t) 齐次方程的通解,x2(t) 非齐次方程的特解,瞬态响应,稳态响应,非齐次方程的特解,设 x(t) = Bsin(t - ),代入方程求解,设 x(t) = Asint + Bcost ,代入方程求解,复数法求解,复数形式的方程为,设复数形式的特解,返回,瞬态运动与稳态运动,强迫振动,重点研究稳态运动x2(t) 也称强迫振动,幅频特性曲线与相频特性曲线,无量纲化,运动特性,强迫振动与激励力频率相同,但有相位差

2、。 强迫振动振幅和相位差与初始条件无关。,共振现象(小阻尼时发生),如果激励力是周期而非简谐的,则运动为各响应谐波的叠加,幅频特性曲线,低频区:z 1,高频区: z 1,共振区:,在低频区和高频区内可忽略阻尼的影响!,相频特性曲线,低频区:z 1,共振区:,高频区: z 1,返回,例5 由相对运动引起的强迫振动,系统整体作强迫振动,由于激励力大小不是常数,而与成正比,故其幅频特性曲线不同,质系内部质点有相对转动,例如图中曲柄以常角速度 转动。用质系动量定理建立系统运动微分方程式,例6 由牵连运动引起的强迫振动,质点的运动微分方程式(以平衡位置为坐标原点):,幅频特性曲线,弹簧悬挂点 O 作简谐

3、运动,第一种幅频与相频特性曲线(激励力引起),第二种幅频与相频特性曲线(相对运动引起),返回,第三种幅频与相频特性曲线(隔振系统),返回,例7 测振仪,测振仪中物块质量为m,弹簧刚度为k。被测物体的振动规律为s = esint,求测振仪中物块的相对运动微分方程及其受迫振动规律。,例7 解,取物块静平衡位置为动坐标系原点,动系坐标轴x如图示。物块相对运动微分方程为:,故有:,物块的相对运动方程为:,如何取z以测量被测物体的振动(位移)或加速度?,隔振理论简介,将振源与需要防振的物体之间用弹性元件和阻尼元件隔离 主动隔振 将振源与支持振源的基础隔离开来。其模型与“由相对运动引起的强迫振动”的模型相

4、同 被动隔振 将需要防振的物体与振源隔离。其模型与“由牵连运动引起的强迫振动”的模型相同 例题 汽车在波形路面上的运动 多层建筑隔振试验演示,各种类型的隔振器,返回,主动隔振,机器强迫振动的振幅为:,机器振动时传到地基上的交变力为:,隔振系数,返回,被动隔振,强迫振动的振幅为:,隔振系数,隔振效率,只有当 时才有隔振效果。,加大阻尼反而使振幅增大,降低隔振效果。,返回,例8 汽车在波形路面上的运动,路面波形为 y1 = dsin(2 x /l) ,d = 25mm,l = 5m。m = 3000kg,k = 294kN/m。忽略阻尼,求汽车以速度v = 12.5m/s前进时,车体的振幅及汽车的临界速度。,例8 解,以汽车起始位置为坐标原点,路面波形方程:,汽车的固有频率为

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