單自由度系統(tǒng)受迫振動(dòng)通用課件

01Chapter定義與特性定義特性系統(tǒng)模型與應(yīng)用領(lǐng)域系統(tǒng)模型應(yīng)用領(lǐng)域系統(tǒng)振動(dòng)的基本類型自由振動(dòng)當(dāng)單自由度系統(tǒng)不受外部激勵(lì)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)按照其固有頻率進(jìn)行自由振動(dòng)，振動(dòng)的幅度和頻率由初始條件決定，并逐漸衰減直至停止。受迫振動(dòng)當(dāng)單自由度系統(tǒng)受到外部激勵(lì)時(shí)，系統(tǒng)的振動(dòng)會(huì)受到激勵(lì)的影響，振動(dòng)的幅度和頻率會(huì)與激勵(lì)的頻率和幅度有關(guān)。根據(jù)激勵(lì)頻率與系統(tǒng)固有頻率的關(guān)系，受迫振動(dòng)可以分為共振和非共振兩種情況，其中共振是指激勵(lì)頻率接近或等于系統(tǒng)固有頻率時(shí)，系統(tǒng)振幅顯著增大的現(xiàn)象。02Chapter受迫振動(dòng)的定義010203定義物體振動(dòng)外部激勵(lì)受迫振動(dòng)的激勵(lì)源簡諧激勵(lì)周期激勵(lì)非周期激勵(lì)受迫振動(dòng)的響應(yīng)類型01020304瞬態(tài)響應(yīng)：系統(tǒng)受到激勵(lì)初期，振幅和相位會(huì)發(fā)生變化，直至達(dá)到穩(wěn)態(tài)。共振現(xiàn)象：當(dāng)激勵(lì)頻率接近系統(tǒng)自振頻率時(shí)，振幅顯著增大，稱為共振現(xiàn)象。以上內(nèi)容僅為初步介紹，詳細(xì)分析需結(jié)合具體物理模型和數(shù)學(xué)方法進(jìn)行研究。穩(wěn)態(tài)響應(yīng)：在長時(shí)間激勵(lì)下，系統(tǒng)的響應(yīng)趨于穩(wěn)定，振幅和相位不再發(fā)生變化。03Chapter無阻尼單自由度系統(tǒng)受迫振動(dòng)有阻尼單自由度系統(tǒng)受迫振動(dòng)共振現(xiàn)象與共振頻率04Chapter數(shù)值解法簡介數(shù)值解法意義常見數(shù)值解法數(shù)值解法優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)于復(fù)雜的受迫振動(dòng)問題，數(shù)值解法提供了一種快速有效的求解方式，能夠模擬系統(tǒng)的真實(shí)行為并預(yù)測未來的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。常用的數(shù)值解法包括歐拉法、龍格-庫塔法等，它們通過離散時(shí)間步長逐步求解微分方程，從而得到系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)。數(shù)值解法具有靈活性和高效性，可以處理非線性、時(shí)變等復(fù)雜問題；然而，它們也受限于算法穩(wěn)定性、計(jì)算精度和計(jì)算資源等因素。實(shí)驗(yàn)測定方法實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)據(jù)采集與處理實(shí)驗(yàn)誤差來源數(shù)值解法與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比對(duì)比目的01對(duì)比方法02結(jié)果分析與改進(jìn)0305Chapter機(jī)械工程中的受迫振動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)齒輪傳動(dòng)的振動(dòng)土木工程中的受迫振動(dòng)風(fēng)致振動(dòng)高層建筑、橋梁等土木工程結(jié)構(gòu)在強(qiáng)風(fēng)作用下，可能發(fā)生受迫振動(dòng)。風(fēng)荷載的隨機(jī)性和復(fù)雜性使得結(jié)構(gòu)的受迫振動(dòng)分析變得復(fù)雜，需要考慮結(jié)構(gòu)的氣動(dòng)特性、阻尼特性等因素，采用風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬等方法進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。地震響應(yīng)地震波傳播到土木工程結(jié)構(gòu)時(shí)，將引發(fā)結(jié)構(gòu)的受迫振動(dòng)。這種振動(dòng)可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的損傷甚至倒塌，因此需要通過對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震響應(yīng)分析，采取適當(dāng)?shù)目拐鹪O(shè)計(jì)措施，以確保結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性。航空航天工程中的受迫振動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)氣動(dòng)彈性振動(dòng)06Chapter主動(dòng)控制策略定義優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用被動(dòng)控制策略定義優(yōu)點(diǎn)被動(dòng)控制策略是通過改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性或添加阻尼元件來影響振動(dòng)響應(yīng)。它不需要外部能源輸入。被動(dòng)控制策略簡單可靠，不需要復(fù)雜的監(jiān)測和反饋系統(tǒng)。它對(duì)系統(tǒng)干擾和不確定性具有較好的魯棒性。缺點(diǎn)應(yīng)用被動(dòng)控制策略的設(shè)計(jì)通常是基于特定激勵(lì)和系統(tǒng)參數(shù)，對(duì)變化的外部條件適應(yīng)性較差。它可能無法在所有情況下提