机械振动和噪声基本原理2012.8.22主要内容机械振动和噪声的危害、抑制与利用单自由度振动系统的基本原理模态实验声学的基本原理1.0振动无处不在在实际工程和日常生活中的振动现象：自然界中的振动现象：工程系统中的振动：工程系统中的振动：航空和航天大家有疑问的，可以询问和交流工程系统中的振动：工程系统中的振动：工程系统中的振动：工程系统中的振动：工程系统中的振动：工程系统中的振动：工程系统中的振动：工程系统中的振动：1.1机械振动和噪声的危害地震，群灾之首。强烈的破坏性地震瞬间将房屋、桥梁、水坝等建筑物摧毁，直接给人类造成巨大的灾难，还会诱发水灾、火灾、海啸、有毒物质及放射性物质泄漏等次生灾害。地震的破坏唐山大地震台湾大地震土耳其大地震印度洋强震引发海啸席卷南亚东南亚振动引起的转子系统破坏1.2机械振动和噪声的抑制振动的抑制：振动的抑制：振动的抑制：振动的抑制：振动的抑制：振动的抑制：1.3机械振动和噪声的利用“振动利用工程学”是20世纪后半期逐渐形成和发展起来的一门新学科，振动利用工程的发展使世人瞩目。就振动机械来说，目前已成功应用于工矿企业中的振动机器已发展到数百种之多，在许多部门，如采矿、冶金、煤炭、石油化工、机械、电力、水利、土木、建筑、建材、铁路、公路交通、轻工、食品和谷物加工、农田耕作以及在人类日常生活过程中，数以万计的振动机器和振动仪器已成功用来完成许多不同的工艺过程，如给料、上料、输送、筛分、布料、烘干、冷却、脱水、选分、破碎、粉磨、光饰、落砂、成形、整形、振捣、夯土、压路、摊铺、钻挖、装载、振仓、犁土、沉桩、拔桩、清理、捆绑、采油、时效、切削、检桩、检测、勘探、测试、诊断等等。振动的利用：振动的利用：振动的利用：振动的利用：振动的利用：2.单自由度振动系统的基本原理2.0本次培训的目的振动引起的转子系统破坏目的2：对噪声有初步认识目的3：初步掌握振动和噪声测试技术2.1什么是振动材料力学研究什么？机械振动研究什么？机械振动2.2振动系统的力学模型建立振动系统力学模型的方法很多，这里直接把梁划分成若干段，将各段的质量按质心不变的原理聚缩到段的两端，从而简化成有无质量的弹性梁上联结n个集中质量的多自由度系统。最简单的振动系统模型：单自由度模型2.3单自由度振动系统m：梁的总质量2.4自由振动自由振动包含两层含义：系统的固有特性(固有频率、阻尼比和固有振型)。2.振动系统对初始位移、速度的响应，也称为自由振动。固有频率(周期)固有振型●保守系统在自由振动过程中，由于总机械能守恒，动能和势能相互转换而维持等幅振动，称为无阻尼自由振动。●实际系统不可避免存在阻尼因素，由于机械能的耗散，使自由振动不能维持等幅而趋于衰减，称为有阻尼自由振动。2.5无阻尼单自由度振动系统的自由振动——周期性单自由度振动系统振动微分方程：为系统的固有周期，也称为固有频率。单自由度振动系统对初始位移、速度的响应。就是当系统在某一时刻t=0具有位移、速度，研究系统在t=0时刻之后的振动情况。在数学上，就是求二阶常系数线性齐次常微分方程的解。由于单自由度振动系统以固有频率ωn作振动，假设系统的振动位移：只有初位移x02.6有阻尼单自由度振动系统的自由振动——周期性与衰减性在振动过程中，不可避免地存在着阻力。阻力可能来自多方面。例如，两物体之间在润滑表面或干燥表面上相对滑动时的阻力;物体在磁场或流体中运动所遇到的阻力;以及由于材料的粘弹性产生的内部阻力等等。在振动中,这些阻力称为阻尼。粘性阻尼有阻尼自由振动微分方程的建立有阻尼振动系统的固有特性：衰减特性，周期特性0<ζ<1，小阻尼ζ=1，临界阻尼ζ>1，大阻尼其中s是待定常数，代入式(2.4-3)，可得设(2.4-14)关于解的讨论——小阻尼振动系统关于解的讨论——小阻尼振动系统关于解的讨论——小阻尼振动系统关于解的讨论——小阻尼振动系统关于解的讨论——小阻尼振动系统关于解的讨论——小阻尼振动系统关于解的讨论——小阻尼振动系统关于解的讨论——小阻尼振动系统关于解的讨论——小阻尼振动系统，确定阻尼的一种方法2.7单自由度振动系统的强迫振动系统方程系统的齐次方程：系统的非齐次方程：2.7.3全解(瞬态振动+稳态振动)2.7.4稳态振动的特点响应相对激振力相位滞后作用：2.7.5共振-有阻尼系统振动引起的转子系统破坏振动引起的转子系统破坏3模态实验3.1模态实验的目的为了获得振动的周期特性——固有频率衰减特性——阻尼比振动形态——模态振型3.2模态实验步骤传递函数（或频响函数）的测量模态参数（固有频率、阻尼比和模态振型）的识别4声学的基本原理声波概述声波概述1.三个基本方程——物态方程1.三个基本方程——物态方程1.三个基本方程——物态方程1.三个基本方程——