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1、 2010-2011 學(xué)年第一學(xué)期期末考試試題(A 卷) 機(jī)械振動(dòng)學(xué) 使用班級(jí):08010741 總分 得分 分)分,每空 1 一、填空題(共 20 1.機(jī)械運(yùn)動(dòng)是一種特殊形式的運(yùn)動(dòng),在這種運(yùn)動(dòng)過程中,機(jī)械系統(tǒng)將圍繞 運(yùn)動(dòng)。 作 的元素,阻尼是 的元素,恢復(fù)性是貯存 從能量的角度看,慣性是保持 2. 使能量散逸的元素。, 個(gè)獨(dú)立的坐標(biāo),自由度數(shù)為 3.一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在空間作自由運(yùn)動(dòng),決定其位置需要 個(gè)約束條,當(dāng)系統(tǒng)收到 r 而由 n 個(gè)相對(duì)位置可變的質(zhì)點(diǎn)組成的質(zhì)點(diǎn)系,其自由度數(shù)為 。 件時(shí),系統(tǒng)的自由度數(shù)是 而對(duì)系統(tǒng)在非共振頻率的運(yùn)動(dòng)影近旁的運(yùn)動(dòng)有決定作用, 阻尼對(duì)抑制系統(tǒng) 4. 響不大。 。 或
2、5.加在系統(tǒng)上的初始擾動(dòng)可以是 。 6.求無(wú)阻尼振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率的重要準(zhǔn)則 對(duì)于線性系統(tǒng),疊加原理成立,即各激勵(lì)力共同作用所引起的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為各激 7. 。 勵(lì)力單獨(dú)作用時(shí)引起的系統(tǒng)各穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的 MK即矩陣, 都是 8.通常情況下,兩自由度系統(tǒng)的質(zhì)量矩陣 與剛度矩陣 T?MM 有 , K= 個(gè)固有模態(tài),即系統(tǒng)的固 自由度系統(tǒng)有兩自由度系統(tǒng)有 9. 個(gè)固有模態(tài),n 有模態(tài)數(shù) 描述一個(gè)兩自由度系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng),所需要的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)是確定的,唯一的,就 10.;但為描述系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)可選擇的坐標(biāo)不是唯一的,且選取不同的坐標(biāo)描述 是 系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng),不會(huì)影響到 ,其固有特性不變。 得分 二、請(qǐng)將正確的選項(xiàng)添入下列表格
3、內(nèi)(共 20 分) 1 2 3 4 5 10 6 8 7 9 (1.)單選題(共 10 分,每題 2 分)? )中振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率( 11.下列圖n (圖 1) k2kkkk0.5 D.E.2 B. C.A. mm2mmm2.對(duì)于單自由有阻尼振動(dòng)系統(tǒng),下面那個(gè)圖像是該系統(tǒng)發(fā)生振動(dòng)時(shí)位移隨時(shí)間變化的圖像( ) ( A ) ( B ) )C ( ( D ) 3.計(jì)算圖 2 系統(tǒng)的自由度數(shù)為( ) A.1 B.2 C.3 D.4 mkm則由質(zhì)量和彈簧下圖圖 3 兩自由度系統(tǒng)中,由質(zhì)量組成的輔助系統(tǒng)叫做吸振器,4.122k組成的系統(tǒng)叫做( )和彈簧 1 (圖 3 ) (圖 2) D.主系統(tǒng) A.位移
4、傳感器 B.速度傳感器 C 加速度傳感器 ) 5 機(jī)械導(dǎo)納矩陣也叫做( D A動(dòng)柔度矩陣 B.阻抗矩陣 C.機(jī)械阻抗矩陣動(dòng)剛度矩陣 分,錯(cuò)選不得分)110 分,每題2 分,漏選得(2)多選題(共一個(gè)單自由度系統(tǒng)都可以用這樣一個(gè)理論模型來(lái)描述:它是由以下哪三個(gè)基本元件組成 6. ) ( ? 理想的固有頻率 m D.理想的質(zhì)量 k A.理想的彈簧 B.理想的阻尼 c C.n? E.理想的阻尼比?( ) 7.線性系統(tǒng)自由振動(dòng)的頻率只與以下哪些因素有關(guān)nv D. c k C.m B.A.系統(tǒng)的質(zhì)量系統(tǒng)的彈簧系統(tǒng)的阻尼系數(shù) 系統(tǒng)振動(dòng)的初速度 0 ax E.F.系統(tǒng)振動(dòng)的初始加速度系統(tǒng)振動(dòng)的初始位移008
5、.對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)有三種典型的強(qiáng)迫振動(dòng)的情況( ) A.系統(tǒng)本身的不平衡引起的強(qiáng)迫振動(dòng) B.簡(jiǎn)諧激勵(lì)力作用下強(qiáng)迫振動(dòng) C.基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)引起的強(qiáng)迫振動(dòng) D 支承運(yùn)動(dòng)引起的強(qiáng)迫振動(dòng) 9.構(gòu)成系統(tǒng)的基本元素有( ) A.慣性 B 運(yùn)動(dòng)特性 C.周期性 D 阻尼 E 恢復(fù)性 10.對(duì)于兩自由度系統(tǒng),從一般的廣義坐標(biāo)變換成其主坐標(biāo),不是可以任意確定的,它和以下哪些因素有關(guān)( ) A.系統(tǒng)的物理參數(shù) B.表征系統(tǒng)自由振動(dòng)特性的固有頻率 C.表征系統(tǒng)自由振動(dòng)特性的振型向量 D.系統(tǒng)的靜平衡位置 E.系統(tǒng)發(fā)生振動(dòng)的初始條件 得分得分 1.5 分)三、判斷題(共 15 分,每題 ) 廣義坐標(biāo)必須能完整地描述系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。
6、 ( 1. ) ( 2. 有阻尼系統(tǒng)的自由振動(dòng),其位移是一個(gè)具有振幅隨時(shí)間按指數(shù)衰減的簡(jiǎn)諧函數(shù)。 ) ( 3. 零阻尼情況只是理想情況,實(shí)際上小阻尼總是不存在的。簡(jiǎn)諧振動(dòng)的重要特征是:簡(jiǎn)諧振動(dòng)的加速度,其大小與位移成正比,而方向與位移相 4. ) 反,始終指向平衡位置。 ( )級(jí)數(shù)的形式。所有表示周期振動(dòng)的周期函數(shù)都可以展開成 Fourier( 5. 單自由度系統(tǒng)在簡(jiǎn)諧激勵(lì)力作用下,系統(tǒng)將產(chǎn)生一個(gè)與激勵(lì)力相同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng),6. ? ) 。 (但滯后一個(gè)相角 ( )7. 在設(shè)計(jì)積極隔振裝置或消極隔振裝置時(shí)所遵循的準(zhǔn)則是相同的。 ) ( 8. 加速度傳感器的固有頻率至少要比最低測(cè)試頻率小兩倍。對(duì)
7、于兩自由度系統(tǒng),沿各個(gè)主坐標(biāo)發(fā)生的運(yùn)動(dòng)將是對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)兩個(gè)固有頻率的簡(jiǎn)諧運(yùn) 9. ) (動(dòng)的疊加。 ) ( 10.兩自由度系統(tǒng)在簡(jiǎn)諧激勵(lì)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)不應(yīng)是與激勵(lì)力相同頻率的簡(jiǎn)諧函數(shù)。 得分得分 分)分)3 3 分,每題 1515(共(共 四、概念解釋四、概念解釋 1. 消極隔振 2. 自由度 3. 阻尼比 4. 主坐標(biāo)或固有坐標(biāo)d 柔度影響系數(shù) 5.ji 得分得分 計(jì)算題(10 分)五. .的物體從質(zhì)量系統(tǒng)。有一質(zhì)量 m1=2kg 圖 4 中,有一彈簧-彈簧剛度的物體上,高度 h=5m 處自由落下,落在 m=3kg。假設(shè)為彈性碰撞,且沒有反彈。試確定系統(tǒng)由k=50N/m 此而發(fā)生的自由振動(dòng)。為簡(jiǎn)化
8、計(jì)算,取重力加速度為 10m/s2. )4(圖 得分得分 10 分)六、計(jì)算題(?srad/?10)m.0 x?.4sint?03cost(。問此振動(dòng)是否已知某機(jī)器的振動(dòng)規(guī)律為, 是簡(jiǎn)諧振動(dòng)?并求該機(jī)器振動(dòng)的振幅、周期、最大加速度和相位值。 得分得分 10 七、計(jì)算題(分)mm考慮與彎曲變形相關(guān)的微小位移,所示。如下圖和一根帶有兩集中質(zhì)量的無(wú)質(zhì)量梁,512 試列出系統(tǒng)的位移方程。 ) (圖(圖 5 5 學(xué)年第一學(xué)期期末考試試題答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 2010-2011 A 卷) ( 機(jī)械振動(dòng)學(xué) 使用班級(jí):08010741 一、 分)1 填空題(共 20 分,每空 衡 1. 其 平 位置 作 運(yùn)動(dòng)。 往
9、復(fù) 2. 動(dòng)能 , 勢(shì)能 3. 3 個(gè)獨(dú)立的坐標(biāo),自由度數(shù)為 3 , 3n , 3n 。r 近旁的運(yùn)動(dòng)有決定作用,而對(duì)系統(tǒng)在非共振頻率的運(yùn) 阻尼對(duì)抑制系統(tǒng) 4. 共振頻率 動(dòng)影響不大。 。 初始速度 初始位移 5. 或 UT? 6.。maxmax ??偤?7. TKK?T?MM 實(shí)對(duì)稱 8. 矩陣,即有 , 個(gè)固有模態(tài),即系統(tǒng)的固有模態(tài)數(shù)系統(tǒng)的自由度數(shù) n 個(gè)固有模態(tài),9. 2 ;系統(tǒng)的性質(zhì) 10.自由度數(shù) 2 分)請(qǐng)將正確的選項(xiàng)添入下列表格內(nèi)(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 判斷題(共 15 分,
10、每題三、1. ( ) 2. ( ) 3. ( )總是存在的。 4. ( ) 5. ( ) 6. ( ) 7. () 8. ( )比最高測(cè)試頻率高兩倍 9. ( ) 10. () 四四. .概念解釋概念解釋 (共(共 1515 分,每題分,每題 3 3 分)分) 1.消極隔振:為了減少外界振動(dòng)對(duì)設(shè)備的影響而采取的隔振措施。 2.自由度:系統(tǒng)在約束條件下運(yùn)動(dòng),用于確定其位置所需要的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)就是該系統(tǒng)的自由度數(shù)。 3.阻尼比:系統(tǒng)阻尼與臨界阻尼之比值。 4.主坐標(biāo)或固有坐標(biāo):能使系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程不存在耦合,成為相互獨(dú)立方程的坐標(biāo),叫做主坐標(biāo)或固有坐標(biāo)。 xi?dijdFjij只在 j 柔度影響系數(shù) 5
11、.點(diǎn)作用一單位力時(shí),在 i 點(diǎn)引起的位移的大小。: 分)10 計(jì)算題(.五 0?t具有的速度 m。這是解:取向下為正方向。在 m 與 m1 碰撞的這一時(shí)刻,作為時(shí)間的起點(diǎn) s/?10mv?2gh?2*10*5v 分) -為:(211v為:m1 具有共同速度碰撞時(shí),依據(jù)動(dòng)量守恒原理,m 與0mv2*101sm/v?4032?m?m 2 分)-(1x 0 點(diǎn),則剛碰撞時(shí)刻具有初始位移:m 取與 m1 組成的系統(tǒng)的靜平衡位置為參考02*10mg0.4?x?0m50k 分) -( 2 50k?s?3.16rad/n3m?m2?1 - (系統(tǒng)振動(dòng)具有的固有頻率:2 分)4)?tsin(3.16)x(t?
12、0.4*cos(3.16t3.16 則系統(tǒng)具有運(yùn)動(dòng)規(guī)律:分)- (2 分)六、計(jì)算題(10 所以該機(jī)器的振動(dòng)該機(jī)器的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是由兩個(gè)同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)在同方向的合成,解: 分)也是該頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)。-(2 機(jī)器振動(dòng)的振幅為 ?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) 機(jī)器振動(dòng)的周期為 機(jī)器振動(dòng)的最大加速度 ?222?22?493.48?10?.510?10mx?As?0 -(2 分) max 機(jī)器振動(dòng)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,依據(jù)材料力學(xué)彎曲變形的撓度公式,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? -(系統(tǒng)柔度矩陣為:2 分) 故系統(tǒng)的位移方程:?.?y0ym)F1(t253?l?111?my0)516F2(tEI48.?y22?2 -(2 分) 試 卷 分
14、析 2010/2011 學(xué)年第 一 學(xué)期 一、基本情況 課程名稱機(jī)械振動(dòng)學(xué) 學(xué)時(shí)32 學(xué)分2 任課教師常學(xué)芳 命題教師 常學(xué)芳 閱卷教師常學(xué)芳 考試方式 閉卷 考試時(shí)間 2010.12.03 期望分值75 二、成績(jī)統(tǒng)計(jì) 班級(jí) 參加考試 人數(shù)優(yōu) 良 中 及格 不及格 平均分 08010741 48 7 17 13 9 2 77.46 備注:成績(jī)統(tǒng)計(jì)以教師所授課班級(jí)為單位,考試成績(jī)指卷面成績(jī)。 “班級(jí)”一欄,對(duì)選修課難以確定選 課學(xué)生的班級(jí)時(shí),可改填為專業(yè)和年級(jí);全校選修課此欄可不填寫。三、試卷分析 、對(duì)出題的覆蓋面、難度及側(cè)重點(diǎn)的評(píng)價(jià)。1 (注:以教學(xué)大綱為依據(jù),是否符合大綱重點(diǎn)、難點(diǎn)和覆蓋面,
15、分析要具體明確,切忌空話套話) 機(jī)械振動(dòng)學(xué)課程試題緊扣教學(xué)大綱,涵蓋了大綱中必須掌握的線性系統(tǒng)微幅振動(dòng)的基本理論和對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)的基本的分析方法等,對(duì)振動(dòng)學(xué)的基本概念的掌握,單自由度系統(tǒng),兩自由度系統(tǒng),和多自由度系統(tǒng)等方面的知識(shí)的運(yùn)用進(jìn)行了全面的布局,試題難度適中。本試題側(cè)重考察學(xué)生對(duì)機(jī)械振動(dòng)學(xué)基本知識(shí)的掌握與運(yùn)用,以及簡(jiǎn)要的計(jì)算,試題非常適合本專業(yè)學(xué)生的考試。 2、學(xué)生掌握課程知識(shí)的情況分析。 (注:根據(jù)考試情況按知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析,切忌空洞籠統(tǒng)) 通過閱卷,可以看出,絕大多數(shù)學(xué)生對(duì)機(jī)械振動(dòng)學(xué)重要概念的掌握是比較牢靠的。但是仍然有個(gè)別的題,比如求無(wú)阻尼振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率的重要準(zhǔn)則Tmax=Umax,只有個(gè)別同學(xué)做對(duì)了,還有最后一個(gè)對(duì)于兩自由度系統(tǒng),坐標(biāo)的選取不同不會(huì)影響到系統(tǒng)的性質(zhì),幾乎就沒人做對(duì),說(shuō)明同學(xué)們對(duì)于細(xì)節(jié)的掌握不是很完善。第二題選擇題與第三題的判斷題只要考察學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度,可以看出大部分同學(xué)做的都相當(dāng)不錯(cuò)。第四題名詞解釋,大部分同學(xué)都做得不錯(cuò),達(dá)到預(yù)料的水平,但是需要指出的是有個(gè)別同學(xué)幾乎就沒得上分,這說(shuō)
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