機(jī)械振動(dòng)的分析與控制以及計(jì)算方法

內(nèi)容概要

　　本書以CAE技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用為背景，對機(jī)械振動(dòng)的原理、分析與控制以及數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行了闡述。本書是筆者根據(jù)在十多年應(yīng)用CAE技術(shù)的工作實(shí)踐中積累總結(jié)的資料編著而成，是一本介于振動(dòng)力學(xué)教科書與有限元分析工具書之間的技術(shù)參考書。本書力求深入淺出，重點(diǎn)闡述物理概念，并盡量介紹筆者在工作中接觸到的新技術(shù)。書中所涉及的數(shù)學(xué)并不復(fù)雜，適合一般工程技術(shù)人員和致力于學(xué)習(xí)機(jī)械動(dòng)力學(xué)的學(xué)生閱讀。特別是對于從事CAE動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)工作的工程師來說，通過本書不但可以掌握結(jié)構(gòu)振動(dòng)的原理與控制、解析方法與建模技巧，而且可以方便地了解主要商業(yè)軟件中常用的數(shù)值方法的概要。
　　本書適合從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)的工程技術(shù)人員和高等院校機(jī)械類專業(yè)高年級學(xué)生以及研究生閱讀。

書籍目錄

前言
第1章 機(jī)械振動(dòng)的基礎(chǔ)
1.1 單自由度系統(tǒng)
1.2 無阻尼單自由度系統(tǒng)的振動(dòng)
1.2.1 自由振動(dòng)
1.2.2 強(qiáng)迫振動(dòng)
1.3 有阻尼單自由度系統(tǒng)的振動(dòng)
1.3.1 阻尼的概念
1.3.2 有粘性阻尼的自由振動(dòng)
1.3.3 有粘性阻尼的強(qiáng)迫振動(dòng)
1.3.4 阻尼比的推定方法
1.4.單自由度系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)強(qiáng)迫振動(dòng)的能量關(guān)系
1.4.1 力的平衡關(guān)系
1.4.2 外力做功與振動(dòng)能量的關(guān)系
1.4.3 由功一能關(guān)系考察頻率響應(yīng)的特征
1.4.4 損耗因子
1.5 具有庫侖摩擦阻尼系統(tǒng)的振動(dòng)
1.5.1 自由振動(dòng)
1.5.2 庫侖摩擦阻尼系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)
1.5.3 庫侖摩擦的等價(jià)粘性阻尼近似
1.6 任意形式激勵(lì)力作用下的振動(dòng)
1.6.1 沖擊力作用下的瞬態(tài)響應(yīng)
1.6.2 物體在一般力作用下的響應(yīng)
1.6.3 拉普拉斯變換在求解振動(dòng)響應(yīng)上的應(yīng)用
1.6.4 典型沖擊力作用下的響應(yīng)
1.7 自激振動(dòng)
1.7.1 系統(tǒng)的穩(wěn)定性與自激振動(dòng)的發(fā)生條件
1.7.2 自激振動(dòng)的力學(xué)模型
1.7.3 工程上常見的自激振動(dòng)
第2章 振動(dòng)控制的原理
2.1 振動(dòng)控制技術(shù)的概要
2.2 隔振技術(shù)的原理
2.2.1 隔離機(jī)器向基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)傳遞（設(shè)備隔振）
2.2.2 隔離基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)向機(jī)器的振動(dòng)傳遞（設(shè)備免振）
2.2.3 考慮到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)動(dòng)特性的隔振問題
2.2.4 常見的隔振元件
2.3 動(dòng)力吸振器的原理
2.3.1 動(dòng)力吸振器設(shè)計(jì)的定點(diǎn)理論
2.3.2 考察
2.3.3 其他形式的吸振器
2.4 振動(dòng)的主動(dòng)控制
2.4.1 控制理論的概述
2.4.2 古典控制理論
2.4.3 現(xiàn)代控制理論
2.4.4 單自由度系統(tǒng)的振動(dòng)主動(dòng)控制
2.4.5 主動(dòng)動(dòng)力吸振器
2.4.6 主動(dòng)隔振系統(tǒng)
第3章 多自由度系統(tǒng)的振動(dòng)分析與控制
3.1 多自由度系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程
3.2 多自由度系統(tǒng)振動(dòng)的直接解法
3.2.1 穩(wěn)態(tài)頻率響應(yīng)
3.2.2 瞬態(tài)時(shí)間響應(yīng)
3.3 多自由度系統(tǒng)的模態(tài)分析
3.3.1 概述
3.3.2 特征值與特征向量
3.3.3 模態(tài)向量的正交性
3.3.4 模態(tài)坐標(biāo)
3.4 模態(tài)法頻率響應(yīng)分析
3.4.1 響應(yīng)計(jì)算
3.4.2 頻率響應(yīng)函數(shù)
3.4.3 補(bǔ)償模態(tài)截止誤差的剩余向量法
3.5 模態(tài)法瞬態(tài)時(shí)間響應(yīng)分析
3.6 復(fù)模態(tài)分析及其應(yīng)用
3.6.1 復(fù)特征值問題
3.6.2 關(guān)于復(fù)模態(tài)與實(shí)模態(tài)的討論
3.6.3 求解頻率響應(yīng)的復(fù)模態(tài)方法
3.7 強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)激勵(lì)
3.7.1 大質(zhì)量法
3.7.2 慣性載荷法
3.7.3 矩陣分割法
3.7.4 最大響應(yīng)估算法（沖擊與響應(yīng)譜分析方法）
……
第4章 模型的縮減與綜合以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法
第5章 數(shù)值計(jì)算方法概要
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：為了改進(jìn)精度，在建立模態(tài)模型時(shí)，應(yīng)盡量納入更多的模態(tài)。最有效的方法是把子結(jié)構(gòu)進(jìn)行craig-Bampton縮減后再進(jìn)行固有值分析，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為模態(tài)模型。這樣，操作上可能比用子結(jié)構(gòu)模態(tài)綜合法直觀易懂，精度又可以保證。但是，這種方法對于實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析來說無法運(yùn)用。4.5 有限元模型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法一個(gè)有限元模型是否真實(shí)反映了實(shí)際結(jié)構(gòu)的特性，最終還需要通過與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較來判斷。在cAE實(shí)踐中，對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)來說，一次性地建立起準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)分析模型幾乎不可能，往往要不斷地與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比并相應(yīng)地改進(jìn)分析模型。cAE的名稱直譯為計(jì)算機(jī)輔助工程，似乎只是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析計(jì)算，但是離開了實(shí)驗(yàn)的CAE可能會(huì)脫離實(shí)際，甚至導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論。所以，從更深入的意義上來說，CAE還應(yīng)該包括實(shí)驗(yàn)分析技術(shù)。有效的CAE實(shí)踐應(yīng)該合理地把握解析與實(shí)驗(yàn)這兩個(gè)“車輪”之間的平衡。對于一個(gè)優(yōu)秀的CAE工程師來說，掌握機(jī)械動(dòng)力學(xué)原理對于做出正確的判斷很重要，同樣，了解必要的實(shí)驗(yàn)分析技術(shù)對于增強(qiáng)工程感覺、提高工程素養(yǎng)同樣很重要。本節(jié)介紹如何通過與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比來提高有限元模型精度的方法。4.5.1 實(shí)驗(yàn)-解析相關(guān)分析的一般方法通過與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比來提高分析模型的精度的過程稱為實(shí)驗(yàn).解析相關(guān)分析（correlation）。對于動(dòng)力學(xué)分析來說，相關(guān)分析主要，是檢驗(yàn)解析得到的固有頻率和模態(tài)形狀是否準(zhǔn)確。這可以直接通過對比模態(tài)分析的結(jié)果來進(jìn)行，也可以通過對比頻率響應(yīng)函數(shù)來進(jìn)行。由于測量頻率響應(yīng)函數(shù)（傳遞函數(shù)）比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析要容易得多，通常情況下，采用對比頻率響應(yīng)函數(shù)的相關(guān)分析方法。作為解析與實(shí)驗(yàn)的對比，首先，二者的邊界條件應(yīng)該一致。解析模型的邊界條件可以任意設(shè)定，而實(shí)驗(yàn)中的邊界條件則往往受到一定限制。對于約束邊界條件，需要制作夾具來固定住實(shí)驗(yàn)對象。這樣一方面增加實(shí)驗(yàn)成本，另一方面（也是主要方面）受夾具變形等因素的影響，很難準(zhǔn)確表現(xiàn)真實(shí)使用條件下的約束條件。因此，一般在實(shí)驗(yàn)中，采用較易實(shí)現(xiàn)的無約束的自由邊界條件。這可以通過空氣彈簧支撐或柔性繩索懸掛的方式實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)地，解析模型也應(yīng)采用自由邊界條件。如果解析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)不到要求的相關(guān)性，則需要對解析模型進(jìn)行改進(jìn)。首先要檢查解析模型中是否存在錯(cuò)誤，以下是一些基本的檢查方法。

編輯推薦

《機(jī)械振動(dòng)的分析與控制以及計(jì)算方法》是由機(jī)械工業(yè)出版社出版的。

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