工程振動

前言

　　隨著近代工業(yè)和科學技術(shù)的飛速發(fā)展，機械產(chǎn)品的尖端、精巧以及各種工程結(jié)構(gòu)的復雜化、巨型化已成為一種趨勢。經(jīng)相關(guān)方面的調(diào)查統(tǒng)計，這些機械產(chǎn)品發(fā)生故障和這些工程結(jié)構(gòu)被破壞的原因，絕大多數(shù)是由于對它們的動力學特性考慮欠周密所致，如一些建筑物的設(shè)計仍按靜力方法加大安全系數(shù)作為受動力使用等。為保證它們的安全可靠、經(jīng)濟美觀和良好的工作性能，振動問題已成為工程技術(shù)領(lǐng)域里普遍需要認真研究和解決的重要課題。尤其是由于電腦的發(fā)展和廣泛應用，先進的測量儀器和測試分析技術(shù)的出現(xiàn)，使我們已經(jīng)有可能解決遠比以往更加復雜的工程振動問題。目前，國內(nèi)外在工程振動理論方面的研究相當深入、應用非常廣泛，工程振動理論已成為當今工程技術(shù)人員正確進行機械產(chǎn)品及建筑物的動力特性設(shè)計、防震、抗震，機械產(chǎn)品的探傷、故障診斷及檢測等所必需具備的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識。當然也是理工科院校相關(guān)專業(yè)學生的必修課程。　　由多年的教學經(jīng)驗得知，有關(guān)振動理論方面的教材，在內(nèi)容、篇幅、例題等方面都不利于少學時的教學。為彌補上述的不足，我編寫了這本教材?！　”緯梢宰鳛橥聊窘ㄖこ?、水利及機械等專業(yè)高年級學生選修課教材和相關(guān)學科的研究生專業(yè)課的教材。主要涵蓋線性振動方面的基本內(nèi)容，包括單自由度系統(tǒng)、多自由度系統(tǒng)到彈性體的振動，以及振動理論在回轉(zhuǎn)體系和抗震計算中的應用。作者的主觀愿望是力求在理論上較完整、系統(tǒng)和嚴密，并較好地結(jié)合實際，服務于工程；在方法上力求簡單明了、通俗易懂、適應性強、便于電算，并列舉了較多例題，使讀者用較少時間，學到較多的知識，并較快地提高分析問題、解決問題的能力。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地敘述了單自由度系統(tǒng)、多自由度系統(tǒng)到彈性體系統(tǒng)的振動，以及振動理論在回轉(zhuǎn)體系及工程結(jié)構(gòu)的抗震計算中的應用等線性振動理論方面的內(nèi)容。力求保持線性振動理論的系統(tǒng)性、完整性和嚴密的邏輯性，并較好地與工程實際相結(jié)合，為工程服務；力求以較少的篇幅介紹較豐富的內(nèi)容，為教學實踐服務。例如，介紹了求解單自由度系統(tǒng)固有頻率的四種方法，求解單自由度系統(tǒng)強迫振動的系數(shù)對比法、傅里葉分析法及杜哈美積分法。以矩陣運算為綱，建立多自由度系統(tǒng)的運動微分方程的影響系數(shù)法，求解多自由度系統(tǒng)固有頻率和主振型的矩陣迭代法、瑞雷法、鄧柯萊法及傳遞矩陣法。求解多自由度系統(tǒng)強迫振動的解耦分析法。電算在工程振動計算中的應用，及上述有關(guān)方法如何應用于工程結(jié)構(gòu)的抗震計算等。力求在理論上深入淺出，方法上通俗易懂，便于電算，為廣大讀者服務。本書還列舉了大量例題，便于教學與自學。    全書共分7章：振動基礎(chǔ)知識，單自由度系統(tǒng)的振動，二自由度系統(tǒng)的振動。多自由度系統(tǒng)的振動，彈性體的振動，回轉(zhuǎn)體的振動，工程結(jié)構(gòu)的抗震計算。每章后附有適量的習題及部分習題的答案。    本書可以作為土木建筑工程、水利及機械專業(yè)高年級學生的選修課教材，和上述相關(guān)專業(yè)與工程力學專業(yè)的研究生的專業(yè)課教材。也可以供與振動工程有關(guān)的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章　振動基礎(chǔ)知識　1.1　振動的概念　1.2　工程振動的類型　1.3　簡諧振動的表示方法　1.4　運動微分方程的線性化第2章　單自由度系統(tǒng)的振動　2.1　無阻尼的自由振動　2.2　固有頻率的計算方法　2.3　有阻尼的自由振動　2.4　簡諧激勵引起的強迫振動　2.5　周期激勵引起的強迫振動　2.6　任意激勵引起的強迫振動　2.7　隔振原理　2.8　測振儀原理　習題2　習題2答案第3章　二自由度系統(tǒng)的振動　3.1　二自由度系統(tǒng)的振動微分方程　3.2　二自由度無阻尼系統(tǒng)的自由振動　3.3　二自由度無阻尼系統(tǒng)的強迫振動　3.4　解耦分析法　習題3　習題3答案第4章　多自由度系統(tǒng)的振動　4.1　用影響系數(shù)法建立系統(tǒng)的運動微分方程　4.2　固有頻率與主振型　4.3　確定系統(tǒng)固有頻率與主振型的矩陣迭代法　4.4　確定系統(tǒng)固有頻率的近似方法　4.5　多自由度系統(tǒng)無阻尼的自由振動　4.6　多自由度系統(tǒng)的強迫振動　4.7　傳遞矩陣法　4.8　電子計算機技術(shù)在振動計算中的應用　習題4　習題4答案第5章　彈性體的振動　5.1　弦的振動　5.2　桿的縱向振動與扭轉(zhuǎn)振動　5.3　梁的彎曲振動　5.4　彈性體系統(tǒng)固有頻率的計算　習題5　習題5答案第6章　回轉(zhuǎn)體的振動　6.1　回轉(zhuǎn)體的臨界轉(zhuǎn)速　6.2　轉(zhuǎn)子的平衡第7章　工程結(jié)構(gòu)的抗震計算　7.1　地震　7.2　地震荷載的確定　7.3　工程結(jié)構(gòu)的抗震計算　習題7參考文獻

章節(jié)摘錄

　　但若外界給予系統(tǒng)能量——激勵，系統(tǒng)的振動又會持續(xù)下去。　　綜上所述，質(zhì)量m、彈簧k及阻尼c便是構(gòu)成振動系統(tǒng)并決定其振動特性的三大要素，而外激勵則是維持振動的條件。　　根據(jù)要素不同及外界的激勵不同，可以將工程振動分類如下：　　1.2.1 按引起振動的原因分類　　自由振動——當系統(tǒng)僅僅受到一個初始干擾（初速度或初位移）或者原有的外激勵取消后，系統(tǒng)僅在自身的慣性力與恢復力作用下的振動?！　娖日駝印到y(tǒng)在一個持續(xù)的外激勵作用下引起的振動?！　∽约ふ駝印到y(tǒng)在輸入和輸出之間具有反饋特性，并有能源補充而產(chǎn)生的振動。如琴弓從靜態(tài)拉小提琴的弦，由于摩擦力的作用，弦因振動而發(fā)出了聲音。對于這種系統(tǒng)，僅僅有一點干擾的跡象，就能引起大振動的現(xiàn)象，稱之為自激振動。這類振動在本書中不作介紹?！　?.2.2 按振動的規(guī)律分類　　簡諧振動——振動量為時間的正弦或余弦函數(shù)，如圖1所所示。這類振動是一種最簡單的周期振動，也是分析任意周期振動的基礎(chǔ)。

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