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机械振动/背景与模型

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背景与模型

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您将很快学到的一些理论和数学结构完全是经典的;事实上,振动研究的根源是牛顿运动定律的推导。在过去大约四百年中,随着工程师重新评估早期更简单的公式和设计,以最大限度地提高其特定创作或关注领域的稳定性,人们对该主题的兴趣越来越浓厚。通常,机器中所有零件的振动都会导致其最终失效,我们关注的是获得缩小振动自由度的能力。在许多应用中,允许甚至鼓励系统振动;然而,我们的努力通常是减少振动。振动研究演变的历史是由瑞利勋爵在他出版的《声音理论》一书中现代化的;需要提醒的是,从本质上讲,振动和声学本质上是相同的。

首先,我们可以通过区分一些关键术语来澄清,以免在后续学习中迷失方向。以下术语将经常使用


工字梁。

振动是指弹性体或几乎任何从平衡状态被迫离开的介质的往复运动。一个经典的例子是被锤子敲击的铃铛。它将周期性地改变其形状,在两个极值之间变化。这可以通过声音听到,也可以在表面感觉到。
动画中给出了另一个例子。

振荡是指完整结构的往复运动。一个例子可能是轨道砂光机的垫子,它来回摆动,但没有实际改变其形状。

A vibrating structure undergoes deformation, while an oscillating structure does not.

结构从简单的物体(如梁或杆)到更复杂的事物(如转子叶片或飞机机身)不等。结构可以由多个部件组成,但在分析时可以将其视为一个部件。

系统更普遍,更抽象。它们可以松散地定义为零件的组合,例如一个具有不同可区分零件的组件,这些零件相互之间密切交互。

All structures are systems, not vice-versa.
一个阻尼的弹簧-质量系统。

环境位于系统外部,但能够与系统交互并影响系统的行为。

建模是指用数学公式、模拟或类似方法来表示物理结构或系统的某些属性的行为。

惯性是质量的属性,使其抵抗任何运动变化。

刚度是指弹性体抵抗外力变形的能力。结构越硬,其抵抗变形的能力就越强。

阻尼是指随着时间的推移,通过将导致运动的动能耗散成热量(参见动画)来降低振荡或振动幅度的效应。


先决条件 · 理想化与公式化

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