第1章 緒論(第1、2、3節(jié))

1、 姚紅良姚紅良 副教授副教授 1599838968615998389686 機(jī)械設(shè)計(jì)及理論研究所機(jī)械設(shè)計(jì)及理論研究所 新機(jī)械樓新機(jī)械樓315315 研究方向：振動(dòng)智能控制、非線性振動(dòng)與研究方向：振動(dòng)智能控制、非線性振動(dòng)與控制控制 振動(dòng)是在日常生活和工程實(shí)際中普遍存在振動(dòng)是在日常生活和工程實(shí)際中普遍存在的一種現(xiàn)象，也是整個(gè)力學(xué)中最重要的研究的一種現(xiàn)象，也是整個(gè)力學(xué)中最重要的研究領(lǐng)域之一。領(lǐng)域之一。 工程中有大量的振動(dòng)問(wèn)題需要人們研究、工程中有大量的振動(dòng)問(wèn)題需要人們研究、分析和處理。因此，只有掌握了振動(dòng)規(guī)律，分析和處理。因此，只有掌握了振動(dòng)規(guī)律，才能有效地利用振動(dòng)有益的方面和限制振動(dòng)才能有效地利用

2、振動(dòng)有益的方面和限制振動(dòng)有害的方面，為人類(lèi)造福。有害的方面，為人類(lèi)造福。機(jī)械振動(dòng)的定義：機(jī)械振動(dòng)的定義：機(jī)械振動(dòng)過(guò)程中，表示物體運(yùn)動(dòng)特征的某些物理量機(jī)械振動(dòng)過(guò)程中，表示物體運(yùn)動(dòng)特征的某些物理量（如位移、速度、加速度等）將時(shí)而增大，時(shí)而減（如位移、速度、加速度等）將時(shí)而增大，時(shí)而減小地反復(fù)變化。小地反復(fù)變化。 所謂機(jī)械振動(dòng)，是指物體（或物體系）在平衡位置（或所謂機(jī)械振動(dòng)，是指物體（或物體系）在平衡位置（或平均位置）附近來(lái)回往復(fù)的運(yùn)動(dòng)。平均位置）附近來(lái)回往復(fù)的運(yùn)動(dòng)。 學(xué)習(xí)機(jī)械振動(dòng)學(xué)的目標(biāo)學(xué)習(xí)機(jī)械振動(dòng)學(xué)的目標(biāo):限制有害的振動(dòng)限制有害的振動(dòng)利用有益的振動(dòng)利用有益的振動(dòng)振動(dòng)的危害：振動(dòng)的危害： 人們對(duì)與

3、振動(dòng)相關(guān)問(wèn)題的研究起源于人們對(duì)與振動(dòng)相關(guān)問(wèn)題的研究起源于公元前公元前6 6世紀(jì)世紀(jì)畢畢達(dá)哥拉斯達(dá)哥拉斯(Pythagoras)(Pythagoras)的弦線振動(dòng)發(fā)出聲音的工作。在工程的弦線振動(dòng)發(fā)出聲音的工作。在工程實(shí)際和日常生活中，實(shí)際和日常生活中，人們常常為振動(dòng)和躁聲帶來(lái)的危害大傷人們常常為振動(dòng)和躁聲帶來(lái)的危害大傷腦筋。腦筋。例如，例如，運(yùn)載工具運(yùn)載工具的振動(dòng)會(huì)使乘客感到不舒適；的振動(dòng)會(huì)使乘客感到不舒適；環(huán)境噪環(huán)境噪聲聲使人煩燥不安；使人煩燥不安；共振及次諧波共振及次諧波共振會(huì)引起機(jī)械設(shè)備、橋梁共振會(huì)引起機(jī)械設(shè)備、橋梁及飛機(jī)等的破壞；及飛機(jī)等的破壞；地震地震使人民生命財(cái)產(chǎn)遭受巨大損失等等。使

4、人民生命財(cái)產(chǎn)遭受巨大損失等等。振動(dòng)對(duì)人體健康振動(dòng)對(duì)人體健康的影響包括生理上的和心理上的，其影響范的影響包括生理上的和心理上的，其影響范圍涉及到人的心臟和血液循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、圍涉及到人的心臟和血液循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)以及聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、人體平衡等諸多方面。隨著現(xiàn)代神經(jīng)系統(tǒng)以及聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、人體平衡等諸多方面。隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，振動(dòng)對(duì)生活環(huán)境和生產(chǎn)環(huán)境的影響引起了工業(yè)的迅速發(fā)展，振動(dòng)對(duì)生活環(huán)境和生產(chǎn)環(huán)境的影響引起了人們的普通重視，人們的普通重視，國(guó)外已把振動(dòng)與噪聲列為七大公害之一，國(guó)外已把振動(dòng)與噪聲列為七大公害之一，并著手研究振動(dòng)污染的規(guī)律、產(chǎn)生的原因、傳播的途徑與

5、控并著手研究振動(dòng)污染的規(guī)律、產(chǎn)生的原因、傳播的途徑與控制的方法等等。制的方法等等。使結(jié)構(gòu)系統(tǒng)發(fā)生大變形而破壞，甚至造成災(zāi)難使結(jié)構(gòu)系統(tǒng)發(fā)生大變形而破壞，甚至造成災(zāi)難性的事故，有些橋梁等建筑物就是由于振動(dòng)而塌性的事故，有些橋梁等建筑物就是由于振動(dòng)而塌毀；毀；影響精密儀器設(shè)備的功能，降低機(jī)械加工的精影響精密儀器設(shè)備的功能，降低機(jī)械加工的精度和光潔度；度和光潔度；加劇構(gòu)件的疲勞和磨損，縮短機(jī)器和結(jié)構(gòu)物的加劇構(gòu)件的疲勞和磨損，縮短機(jī)器和結(jié)構(gòu)物的使用壽命；使用壽命；消耗機(jī)械系統(tǒng)的能量，降低機(jī)器效率；消耗機(jī)械系統(tǒng)的能量，降低機(jī)器效率；機(jī)翼的顫振、機(jī)輪的擺振和航空發(fā)動(dòng)機(jī)的異常機(jī)翼的顫振、機(jī)輪的擺振和航空發(fā)動(dòng)機(jī)

6、的異常振動(dòng)，曾多次造成飛行事故；振動(dòng)，曾多次造成飛行事故；惡化飛機(jī)和車(chē)船的乘載條件，等等。惡化飛機(jī)和車(chē)船的乘載條件，等等。由振動(dòng)帶來(lái)的災(zāi)難：由振動(dòng)帶來(lái)的災(zāi)難： 地震，地震，群災(zāi)之群災(zāi)之首。首。強(qiáng)烈的破壞性強(qiáng)烈的破壞性地震瞬間將房屋、地震瞬間將房屋、橋梁、水壩等建筑橋梁、水壩等建筑物摧毀，直接給人物摧毀，直接給人類(lèi)造成巨大的災(zāi)難，類(lèi)造成巨大的災(zāi)難，還還會(huì)誘發(fā)水災(zāi)、火會(huì)誘發(fā)水災(zāi)、火災(zāi)、海嘯、有毒物災(zāi)、海嘯、有毒物質(zhì)及放射性物質(zhì)泄質(zhì)及放射性物質(zhì)泄漏等漏等次生災(zāi)害。次生災(zāi)害。地震的破壞地震的破壞由振動(dòng)帶來(lái)的災(zāi)難：由振動(dòng)帶來(lái)的災(zāi)難：由振動(dòng)帶來(lái)的災(zāi)難：由振動(dòng)帶來(lái)的災(zāi)難：唐山唐山大地震大地震由振動(dòng)帶來(lái)的災(zāi)難

7、：由振動(dòng)帶來(lái)的災(zāi)難：臺(tái)灣大地震臺(tái)灣大地震由振動(dòng)帶來(lái)的災(zāi)難：由振動(dòng)帶來(lái)的災(zāi)難：土耳其大地震土耳其大地震由振動(dòng)帶來(lái)的災(zāi)難：由振動(dòng)帶來(lái)的災(zāi)難：印度洋強(qiáng)震引發(fā)海嘯席卷南亞?wèn)|南亞印度洋強(qiáng)震引發(fā)海嘯席卷南亞?wèn)|南亞由振動(dòng)帶來(lái)的災(zāi)難：由振動(dòng)帶來(lái)的災(zāi)難：2008.5.12 汶川地震汶川地震振動(dòng)的破壞：振動(dòng)的破壞：振動(dòng)引起的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)破壞振動(dòng)引起的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)破壞振動(dòng)的抑制：振動(dòng)的抑制：風(fēng)機(jī)用消聲器風(fēng)機(jī)用消聲器大型風(fēng)機(jī)用消聲器進(jìn)風(fēng)口結(jié)構(gòu)大型風(fēng)機(jī)用消聲器進(jìn)風(fēng)口結(jié)構(gòu)紅色為防銹漆，紅色為防銹漆，白色為孔內(nèi)裝有白色為孔內(nèi)裝有消聲纖維玻璃消聲纖維玻璃振動(dòng)的抑制：振動(dòng)的抑制：電話電話亭內(nèi)亭內(nèi)裝超裝超細(xì)吸細(xì)吸聲棉聲棉的吸的吸聲平聲平

8、板板會(huì)議室用的隔聲吸聲屏風(fēng)會(huì)議室用的隔聲吸聲屏風(fēng)車(chē)間頂上的吸聲屏障車(chē)間頂上的吸聲屏障振動(dòng)的抑制：振動(dòng)的抑制：汽車(chē)排氣管用消聲器汽車(chē)排氣管用消聲器法國(guó)法國(guó)VOLVO客車(chē)內(nèi)的吸聲毛絨客車(chē)內(nèi)的吸聲毛絨振動(dòng)的抑制：振動(dòng)的抑制：一種吸聲型的聲屏障結(jié)構(gòu)一種吸聲型的聲屏障結(jié)構(gòu)利用聲屏障將聲源利用聲屏障將聲源和保護(hù)目標(biāo)隔開(kāi)和保護(hù)目標(biāo)隔開(kāi)振動(dòng)的抑制：振動(dòng)的抑制：高架橋上的吸聲屏障高架橋上的吸聲屏障高架橋上的吸聲高架橋上的吸聲與隔振組合屏障與隔振組合屏障振動(dòng)的抑制：振動(dòng)的抑制：美國(guó)高速公路用混凝土板墻美國(guó)高速公路用混凝土板墻做聲屏障，聲衰減做聲屏障，聲衰減710dB日本日本吸聲吸聲型聲型聲屏障屏障中國(guó)第一座公路聲

9、中國(guó)第一座公路聲屏障，降噪量為屏障，降噪量為10.5dB振動(dòng)的利用：振動(dòng)的利用： “振動(dòng)利用工程學(xué)振動(dòng)利用工程學(xué)” 是是20世紀(jì)后半期逐漸形成和發(fā)展起世紀(jì)后半期逐漸形成和發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新學(xué)科，振動(dòng)利用工程的發(fā)展使世人矚目。就振動(dòng)來(lái)的一門(mén)新學(xué)科，振動(dòng)利用工程的發(fā)展使世人矚目。就振動(dòng)機(jī)械來(lái)說(shuō)，機(jī)械來(lái)說(shuō)，目前已成功應(yīng)用于工礦企業(yè)中的振動(dòng)機(jī)器已發(fā)展目前已成功應(yīng)用于工礦企業(yè)中的振動(dòng)機(jī)器已發(fā)展到數(shù)百種之多到數(shù)百種之多，在許多部門(mén)，如采礦、冶金、煤炭、石油化，在許多部門(mén)，如采礦、冶金、煤炭、石油化工、機(jī)械、電力、水利、土木、建筑、建材、鐵路、公路交工、機(jī)械、電力、水利、土木、建筑、建材、鐵路、公路交通、輕工

10、、食品和谷物加工、農(nóng)田耕作以及在人類(lèi)日常生活通、輕工、食品和谷物加工、農(nóng)田耕作以及在人類(lèi)日常生活過(guò)程中，數(shù)以萬(wàn)計(jì)的振動(dòng)機(jī)器和振動(dòng)儀器已成功用來(lái)完成許過(guò)程中，數(shù)以萬(wàn)計(jì)的振動(dòng)機(jī)器和振動(dòng)儀器已成功用來(lái)完成許多不同的工藝過(guò)程，如給料、上料、輸送、篩分、布料、烘多不同的工藝過(guò)程，如給料、上料、輸送、篩分、布料、烘干、冷卻、脫水、選分、破碎、粉磨、光飾、落砂、成形、干、冷卻、脫水、選分、破碎、粉磨、光飾、落砂、成形、整形、振搗、夯土、壓路、攤鋪、鉆挖、裝載、振倉(cāng)、犁土、整形、振搗、夯土、壓路、攤鋪、鉆挖、裝載、振倉(cāng)、犁土、沉樁、拔樁、清理、捆綁、采油、時(shí)效、切削、檢樁、檢測(cè)、沉樁、拔樁、清理、捆綁、采油、

11、時(shí)效、切削、檢樁、檢測(cè)、勘探、測(cè)試、診斷等等。勘探、測(cè)試、診斷等等。振動(dòng)的利用：振動(dòng)的利用：振動(dòng)傳輸振動(dòng)傳輸振動(dòng)造型振動(dòng)造型振動(dòng)打樁振動(dòng)打樁振動(dòng)篩選振動(dòng)篩選振動(dòng)破碎振動(dòng)破碎振動(dòng)研磨振動(dòng)研磨振動(dòng)拋光振動(dòng)拋光振動(dòng)采油振動(dòng)采油海浪發(fā)電海浪發(fā)電鐘表鐘表 音樂(lè)音樂(lè) 振動(dòng)時(shí)效振動(dòng)時(shí)效振動(dòng)烘干振動(dòng)烘干振動(dòng)的利用：振動(dòng)的利用： 超聲電機(jī)（超聲電機(jī)（ultrasonic motor ，USM）技術(shù)是振動(dòng)學(xué)、技術(shù)是振動(dòng)學(xué)、波動(dòng)學(xué)、摩擦學(xué)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、電力電子、自動(dòng)控制、新波動(dòng)學(xué)、摩擦學(xué)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、電力電子、自動(dòng)控制、新材料和新工藝等學(xué)科的交叉結(jié)合的新技術(shù)。超聲電機(jī)不材料和新工藝等學(xué)科的交叉結(jié)合的新技術(shù)。超聲電機(jī)不像

12、傳統(tǒng)的電機(jī)那樣，利用電磁力來(lái)獲得其運(yùn)動(dòng)和力矩。像傳統(tǒng)的電機(jī)那樣，利用電磁力來(lái)獲得其運(yùn)動(dòng)和力矩。超聲電機(jī)是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)和超聲振動(dòng)來(lái)獲超聲電機(jī)是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)和超聲振動(dòng)來(lái)獲得其運(yùn)動(dòng)和力矩的。在這種新型電機(jī)中，壓電陶瓷材料得其運(yùn)動(dòng)和力矩的。在這種新型電機(jī)中，壓電陶瓷材料盤(pán)代替了許許多多的銅線圈。盤(pán)代替了許許多多的銅線圈。振動(dòng)的利用：振動(dòng)的利用： 海浪發(fā)電海浪發(fā)電的基本原理是氣室將海浪的波能轉(zhuǎn)換成空氣往復(fù)運(yùn)的基本原理是氣室將海浪的波能轉(zhuǎn)換成空氣往復(fù)運(yùn)動(dòng)，利用這一氣流帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。動(dòng)，利用這一氣流帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。 振動(dòng)的利用：振動(dòng)的利用： 超聲診斷儀超聲診斷儀產(chǎn)生超聲，并發(fā)射到人

13、體內(nèi)，在組織中傳播，遇產(chǎn)生超聲，并發(fā)射到人體內(nèi)，在組織中傳播，遇到正常與有疾病的組織時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生反射與散射，儀器接到這種到正常與有疾病的組織時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生反射與散射，儀器接到這種信號(hào)后，加以處理，顯示為波形、曲線或圖像等，就可以供醫(yī)生信號(hào)后，加以處理，顯示為波形、曲線或圖像等，就可以供醫(yī)生做判斷組織或器官健康與否的依據(jù)。做判斷組織或器官健康與否的依據(jù)。 振動(dòng)的利用：振動(dòng)的利用：故障診斷或健康檢測(cè)原理示意圖故障診斷或健康檢測(cè)原理示意圖在實(shí)際工程和日常生活中的振動(dòng)現(xiàn)象：在實(shí)際工程和日常生活中的振動(dòng)現(xiàn)象： 工程系統(tǒng)如機(jī)械、車(chē)輛、船舶、飛機(jī)、航天器、建筑、工程系統(tǒng)如機(jī)械、車(chē)輛、船舶、飛機(jī)、航天器、建筑、

14、橋梁等都經(jīng)常處在各種激勵(lì)的作用下，因而會(huì)不可避免地產(chǎn)橋梁等都經(jīng)常處在各種激勵(lì)的作用下，因而會(huì)不可避免地產(chǎn)生各種各樣的振動(dòng)，生各種各樣的振動(dòng)，可見(jiàn)振動(dòng)力學(xué)在工程實(shí)際中有著廣泛的可見(jiàn)振動(dòng)力學(xué)在工程實(shí)際中有著廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用。例如例如在機(jī)械、電機(jī)工程中在機(jī)械、電機(jī)工程中，振動(dòng)部件和整機(jī)的強(qiáng)度和，振動(dòng)部件和整機(jī)的強(qiáng)度和剛度、大型機(jī)械的故障診斷、精密儀器設(shè)備的防噪和減振等剛度、大型機(jī)械的故障診斷、精密儀器設(shè)備的防噪和減振等問(wèn)題；問(wèn)題；在交通運(yùn)輸、航空航天工程中在交通運(yùn)輸、航空航天工程中，車(chē)輛舒適性、操縱性，車(chē)輛舒適性、操縱性和穩(wěn)定性等問(wèn)題，海浪作用下船舶的模態(tài)分析和強(qiáng)度分析，和穩(wěn)定性等問(wèn)題，海浪作用下船

15、舶的模態(tài)分析和強(qiáng)度分析，飛行器的結(jié)構(gòu)振動(dòng)和聲疲勞分析等問(wèn)題；飛行器的結(jié)構(gòu)振動(dòng)和聲疲勞分析等問(wèn)題；在電子電信、輕工在電子電信、輕工工程中，工程中，通信器材的頻率特性、音響器件的振動(dòng)分析等問(wèn)題；通信器材的頻率特性、音響器件的振動(dòng)分析等問(wèn)題；在土建、地質(zhì)工程中在土建、地質(zhì)工程中，建筑、橋梁等結(jié)構(gòu)物的模態(tài)分析，地，建筑、橋梁等結(jié)構(gòu)物的模態(tài)分析，地震引起結(jié)構(gòu)物的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，礦床探查、爆破技術(shù)的研究等問(wèn)震引起結(jié)構(gòu)物的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，礦床探查、爆破技術(shù)的研究等問(wèn)題；題；在醫(yī)學(xué)、生物工程中在醫(yī)學(xué)、生物工程中，腦電波、心電波、脈搏波動(dòng)等信，腦電波、心電波、脈搏波動(dòng)等信號(hào)的分析處理等問(wèn)題。號(hào)的分析處理等問(wèn)題。 自然界中的

16、振動(dòng)現(xiàn)象：自然界中的振動(dòng)現(xiàn)象：潮汐是一種周期性振動(dòng)。雖然引起潮汐的原因很復(fù)雜，目前公認(rèn)潮汐是一種周期性振動(dòng)。雖然引起潮汐的原因很復(fù)雜，目前公認(rèn)的是月球引潮觀點(diǎn)，構(gòu)成的是月球引潮觀點(diǎn)，構(gòu)成“引潮力引潮力”的兩個(gè)因素為：的兩個(gè)因素為：(1)月球的引力；月球的引力；(2)地球繞地月公共質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的離心力。除月球外太陽(yáng)的地球繞地月公共質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的離心力。除月球外太陽(yáng)的“引引潮力潮力”是比較突出的，日月引潮力影響天氣氣候，特別當(dāng)日、月、是比較突出的，日月引潮力影響天氣氣候，特別當(dāng)日、月、地同處一條直線上時(shí)，引潮力的共振減壓效應(yīng)最為顯著，幾乎所有地同處一條直線上時(shí)，引潮力的共振減壓效應(yīng)最為顯著，幾

17、乎所有的突發(fā)性特大自然災(zāi)害，都是在內(nèi)部條件基本具備情況下遇到此種的突發(fā)性特大自然災(zāi)害，都是在內(nèi)部條件基本具備情況下遇到此種觸發(fā)因素而發(fā)生的。潮汐的研究對(duì)航海與船舶進(jìn)出港、漁業(yè)、潮汐觸發(fā)因素而發(fā)生的。潮汐的研究對(duì)航海與船舶進(jìn)出港、漁業(yè)、潮汐發(fā)電等十分有用。發(fā)電等十分有用。人們可以根據(jù)逐年的氣象情況統(tǒng)計(jì)出氣候周期性的振動(dòng)規(guī)律，根人們可以根據(jù)逐年的氣象情況統(tǒng)計(jì)出氣候周期性的振動(dòng)規(guī)律，根據(jù)這一規(guī)律可預(yù)估氣候趨勢(shì)，對(duì)生產(chǎn)與生活、抗洪和抗旱、防災(zāi)及據(jù)這一規(guī)律可預(yù)估氣候趨勢(shì)，對(duì)生產(chǎn)與生活、抗洪和抗旱、防災(zāi)及減災(zāi)等有著重要的意義。減災(zāi)等有著重要的意義。樹(shù)木年輪中的一疏一密是由氣候的周期變化而引起的，從廣義角樹(shù)

18、木年輪中的一疏一密是由氣候的周期變化而引起的，從廣義角度來(lái)看，也是一種振動(dòng)現(xiàn)象，這一振動(dòng)特征，多應(yīng)用于考古學(xué)、地度來(lái)看，也是一種振動(dòng)現(xiàn)象，這一振動(dòng)特征，多應(yīng)用于考古學(xué)、地質(zhì)學(xué)和水文學(xué)的研究之中，同時(shí)年輪學(xué)在環(huán)境污染、森林更新、冰質(zhì)學(xué)和水文學(xué)的研究之中，同時(shí)年輪學(xué)在環(huán)境污染、森林更新、冰川進(jìn)退、考古斷年、災(zāi)害、地震、雪崩、醫(yī)療、地方病、農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)川進(jìn)退、考古斷年、災(zāi)害、地震、雪崩、醫(yī)療、地方病、農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)量預(yù)測(cè)等都有著廣闊的發(fā)展前景。量預(yù)測(cè)等都有著廣闊的發(fā)展前景。 工程系統(tǒng)中的工程系統(tǒng)中的振動(dòng)：振動(dòng)：車(chē)車(chē)輛輛減減振振系系統(tǒng)統(tǒng)工程系統(tǒng)中的工程系統(tǒng)中的振動(dòng)：振動(dòng)：船只的振動(dòng)船只的振動(dòng)航空和航天航空和航天

19、工程系統(tǒng)中的工程系統(tǒng)中的振動(dòng)：振動(dòng)：工程系統(tǒng)中的工程系統(tǒng)中的振動(dòng)：振動(dòng)：車(chē)載火炮穩(wěn)定系統(tǒng)車(chē)載火炮穩(wěn)定系統(tǒng) 在坦克炮塔內(nèi)，陀螺儀、加在坦克炮塔內(nèi)，陀螺儀、加速度計(jì)及角度傳感器不斷地測(cè)定速度計(jì)及角度傳感器不斷地測(cè)定各種運(yùn)動(dòng)載荷，車(chē)載計(jì)算機(jī)根據(jù)各種運(yùn)動(dòng)載荷，車(chē)載計(jì)算機(jī)根據(jù)這些信息計(jì)算并發(fā)出抵消這些運(yùn)這些信息計(jì)算并發(fā)出抵消這些運(yùn)動(dòng)的控制指令，通過(guò)伺服系統(tǒng)使動(dòng)的控制指令，通過(guò)伺服系統(tǒng)使炮塔相對(duì)于底盤(pán)水平轉(zhuǎn)動(dòng)、火炮炮塔相對(duì)于底盤(pán)水平轉(zhuǎn)動(dòng)、火炮相對(duì)于炮塔高低俯仰，從而使坦相對(duì)于炮塔高低俯仰，從而使坦克即使在不斷顛簸的運(yùn)動(dòng)中也能克即使在不斷顛簸的運(yùn)動(dòng)中也能將火炮準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)。將火炮準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)。工程系統(tǒng)中

20、的工程系統(tǒng)中的振動(dòng)：振動(dòng)：工程系統(tǒng)中的工程系統(tǒng)中的振動(dòng)：振動(dòng)：硬盤(pán)振動(dòng)硬盤(pán)振動(dòng)工程系統(tǒng)中的工程系統(tǒng)中的振動(dòng)：振動(dòng)：壓氣機(jī)的振動(dòng)通過(guò)地面會(huì)影響到周?chē)膬x器設(shè)備壓氣機(jī)的振動(dòng)通過(guò)地面會(huì)影響到周?chē)膬x器設(shè)備 工程系統(tǒng)中的工程系統(tǒng)中的振動(dòng)：振動(dòng)：纜車(chē)上裝有減振器纜車(chē)上裝有減振器工程系統(tǒng)中的工程系統(tǒng)中的振動(dòng)：振動(dòng)：各種形狀的疊層減振器各種形狀的疊層減振器工程系統(tǒng)中的工程系統(tǒng)中的振動(dòng)：振動(dòng)： 在諾曼底橋采用了斜拉索上垂直方向布置輔助加固在諾曼底橋采用了斜拉索上垂直方向布置輔助加固索索( (二次索二次索) )以防止斜拉索振動(dòng)和非線性變形增大。以防止斜拉索振動(dòng)和非線性變形增大。 工程系統(tǒng)中的工程系統(tǒng)中的振動(dòng)：振

21、動(dòng)： 運(yùn)動(dòng)器材運(yùn)動(dòng)器材：看似簡(jiǎn)單的滑雪板看似簡(jiǎn)單的滑雪板蘊(yùn)涵了很多材料學(xué)和人體工程蘊(yùn)涵了很多材料學(xué)和人體工程學(xué)的科技成果。學(xué)的科技成果。滑雪板由多層結(jié)構(gòu)組成，包括彈性板材、抗扭力滑雪板由多層結(jié)構(gòu)組成，包括彈性板材、抗扭力的盒形結(jié)構(gòu)、板芯、玻璃纖維合材料、高分子材料底板、邊刃等。的盒形結(jié)構(gòu)、板芯、玻璃纖維合材料、高分子材料底板、邊刃等。 振動(dòng)學(xué)和美學(xué)振動(dòng)學(xué)和美學(xué) 模型模型就是將實(shí)際事物抽象化而得到的表達(dá)。就是將實(shí)際事物抽象化而得到的表達(dá)。振動(dòng)系統(tǒng)模型振動(dòng)系統(tǒng)模型按系統(tǒng)的不同性質(zhì)按系統(tǒng)的不同性質(zhì)可分為：可分為：離散系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)離散系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)常參數(shù)系統(tǒng)與變參數(shù)系統(tǒng)常參數(shù)系統(tǒng)與變參數(shù)系統(tǒng)線性系統(tǒng)

22、與非線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)確定系統(tǒng)與隨機(jī)系統(tǒng)確定系統(tǒng)與隨機(jī)系統(tǒng) 1離散系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)離散系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)u離散系統(tǒng)離散系統(tǒng)是由集中參數(shù)元件組成的，基本的集是由集中參數(shù)元件組成的，基本的集中參數(shù)元件有三種：中參數(shù)元件有三種： (1)質(zhì)量質(zhì)量(包括轉(zhuǎn)動(dòng)慣量包括轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)模型只具有慣性。模型只具有慣性。(2)彈簧模型只具有彈性，其本身質(zhì)量可以彈簧模型只具有彈性，其本身質(zhì)量可以 略去不計(jì)。略去不計(jì)。(3)阻尼模型既不具有彈性，也不具有慣性。它是阻尼模型既不具有彈性，也不具有慣性。它是耗能元件，在有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生阻力。耗能元件，在有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生阻力。質(zhì)量質(zhì)量m、彈簧、彈簧k 、阻尼、阻尼c。u連續(xù)

23、系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)是由彈性體元件組成的，彈性體的慣性、是由彈性體元件組成的，彈性體的慣性、彈性與阻尼是連續(xù)分布的，故亦稱(chēng)為分布參數(shù)系統(tǒng)。彈性與阻尼是連續(xù)分布的，故亦稱(chēng)為分布參數(shù)系統(tǒng)。桿、梁、軸、板、殼等桿、梁、軸、板、殼等 2. 常參數(shù)系統(tǒng)與變參數(shù)系統(tǒng)常參數(shù)系統(tǒng)與變參數(shù)系統(tǒng) 如果一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)特性參數(shù)如果一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)特性參數(shù)（質(zhì)量、剛度、阻尼系數(shù)等）都不隨時(shí)間（質(zhì)量、剛度、阻尼系數(shù)等）都不隨時(shí)間而變化，即它們不是時(shí)間的顯函數(shù)，這個(gè)而變化，即它們不是時(shí)間的顯函數(shù)，這個(gè)系統(tǒng)就稱(chēng)為系統(tǒng)就稱(chēng)為常參數(shù)系統(tǒng)（或不變系統(tǒng)）。常參數(shù)系統(tǒng)（或不變系統(tǒng)）。 否則，稱(chēng)為否則，稱(chēng)為變參數(shù)系統(tǒng)變參數(shù)系統(tǒng)( (或參變

24、系或參變系統(tǒng)統(tǒng)) )。 3. 線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng) 如果一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的如果一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量質(zhì)量不隨運(yùn)動(dòng)參數(shù)不隨運(yùn)動(dòng)參數(shù)而變化，而且系統(tǒng)的而變化，而且系統(tǒng)的彈性力彈性力和和阻尼力阻尼力都可以都可以簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)化為線性模型線性模型( (彈性力和變形的一次方成彈性力和變形的一次方成正比；阻尼力與速度的一次方成正比）正比；阻尼力與速度的一次方成正比）, ,則則稱(chēng)為線性系統(tǒng)稱(chēng)為線性系統(tǒng)。 凡是不能簡(jiǎn)化為線性系統(tǒng)的振動(dòng)系統(tǒng)都凡是不能簡(jiǎn)化為線性系統(tǒng)的振動(dòng)系統(tǒng)都稱(chēng)為稱(chēng)為非線性系統(tǒng)。非線性系統(tǒng)。4確定系統(tǒng)和隨機(jī)系統(tǒng)確定系統(tǒng)和隨機(jī)系統(tǒng)u確定系統(tǒng)確定系統(tǒng)的系統(tǒng)特性可用時(shí)間的確定性的系統(tǒng)特性可用時(shí)間

25、的確定性函數(shù)給出。函數(shù)給出。u隨機(jī)系統(tǒng)隨機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)特性不能用時(shí)間的確定的系統(tǒng)特性不能用時(shí)間的確定性函數(shù)給出，只具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。性函數(shù)給出，只具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。振動(dòng)模型舉例：振動(dòng)模型舉例：簡(jiǎn)單的振動(dòng)模型簡(jiǎn)單的振動(dòng)模型振動(dòng)模型舉例：振動(dòng)模型舉例：汽車(chē)車(chē)身的振動(dòng)模型汽車(chē)車(chē)身的振動(dòng)模型有限元模型圖示有限元模型圖示振動(dòng)模型舉例：振動(dòng)模型舉例：振動(dòng)篩篩框模態(tài)分析及動(dòng)態(tài)響應(yīng)振動(dòng)篩篩框模態(tài)分析及動(dòng)態(tài)響應(yīng)有限元模型圖示有限元模型圖示 一個(gè)實(shí)際一個(gè)實(shí)際振動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)系統(tǒng)，在，在外界激勵(lì)外界激勵(lì)的作的作用下，會(huì)呈現(xiàn)出一定的用下，會(huì)呈現(xiàn)出一定的振動(dòng)響應(yīng)振動(dòng)響應(yīng)。這種激。這種激勵(lì)就是系統(tǒng)的勵(lì)就是系統(tǒng)的輸入輸入，響應(yīng)就是，

26、響應(yīng)就是輸出輸出，二者，二者通過(guò)振動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)通過(guò)振動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)( (如下圖）。如下圖）。1.1.確定激勵(lì)確定激勵(lì) 可以用時(shí)間的確定函數(shù)來(lái)描述的激勵(lì)屬可以用時(shí)間的確定函數(shù)來(lái)描述的激勵(lì)屬于確定激勵(lì)。（脈沖、階躍、周期、簡(jiǎn)諧）于確定激勵(lì)。（脈沖、階躍、周期、簡(jiǎn)諧）2隨機(jī)激勵(lì)隨機(jī)激勵(lì) 隨機(jī)激勵(lì)不能用時(shí)間的確定函數(shù)來(lái)描述，隨機(jī)激勵(lì)不能用時(shí)間的確定函數(shù)來(lái)描述，但它們具有一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性，因而可以用但它們具有一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性，因而可以用隨機(jī)過(guò)程來(lái)描述。隨機(jī)過(guò)程來(lái)描述。一一.系統(tǒng)激勵(lì)可分為兩大類(lèi)系統(tǒng)激勵(lì)可分為兩大類(lèi)1.1.確定響應(yīng)確定響應(yīng) 系統(tǒng)的響應(yīng)是時(shí)間的確定函數(shù)。系統(tǒng)的響應(yīng)是時(shí)間的確定函數(shù)。 瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。穩(wěn)態(tài)振動(dòng)的響應(yīng)可持續(xù)充分長(zhǎng)時(shí)間。穩(wěn)態(tài)振動(dòng)的響應(yīng)可持續(xù)充分長(zhǎng)時(shí)間。(2) 根據(jù)響應(yīng)是否有周期性還可分為：根據(jù)響應(yīng)是否有周期性還可分為：簡(jiǎn)諧響應(yīng)，周期響應(yīng)，非周期響應(yīng)和混沌。簡(jiǎn)諧響應(yīng)，周期響應(yīng)，非周期響應(yīng)和混沌。二二.系統(tǒng)響應(yīng)同樣可以分為兩大類(lèi)系統(tǒng)響應(yīng)同樣可以分為兩大類(lèi)(1)(1)根據(jù)響應(yīng)存在時(shí)間分為：根據(jù)響應(yīng)存在時(shí)間分為： 瞬態(tài)振動(dòng)