机械振动学是机械工程等专业的一门重要专业基础课。
机械振动是系统在某一位置(通常是静平衡位置,简称平衡位置)附近所作的往复运动。机械振动无处不在,在航空发动机、直升机、高速铁路、高速高精度数控机床等高端装备,电子产品和汽车工业等于生活息息相关的产品中都存在振动问题。振动会带来好处和坏处。振动带来的后果通常是有害的:自然灾害如海啸、地震;振动降低机器和结构的使用寿命,甚至导致灾难性的破坏性事故,如颤振导致塔科马桥倒塌;测量仪器在振动环境中无法正常使用,如引力波探测器干涉仪LIGO需要利用“四级悬摆系统”隔振,以把地面震动对镜子的影响减小10个数量级;机床振动会降低工件的加工精度;机器和结构振动往往伴随着噪声,振动和噪声对环境造成影响,严重时可以损害人体健康。振动问题在高铁、发动机等产生的影响更为突出。还有一些有用的振动:弦振动;振动打桩机/提取器;动力吸振器;振动压路机、振动给料机、振动成型机等。
机械振动学主要讲授结构振动问题建模、分析的基本理论和方法,结构的动态特性以及在典型动载荷作用下的振动规律,包含将工程结构建模为单自由度、多自由度、连续弹性体的解析分析方法,以及工程结构振动的近似分析方法和数值分析方法等。通过讲授振动测量方法和典型机械振动实验,培养运用课程知识的能力及对振动现象、数据进行分析的能力,加深对机械振动基础知识的理解和掌握。
本课程重在培养对复杂工程对象建立动力学模型的能力,对机械系统进行与振动相关分析的能力及从事相关技术工作的能力,也为从事相关专业技术工作、科学研究工作及管理工作提供重要的理论基础。
本课程既注重基本原理、力学模型,也注重结合实际工程应用,学以致用,将学到的最基本的知识用于分析复杂的力学现象。本课程特意增加了振动控制原理、振动测量、振动问题的数值解法等与实践密切相关的内容,同时结合上海交通大学振动学课程完善的试验台架介绍了机械振动学中8个基础实验,有助于更加直观地认识和理解一些振动现象。
1. 会建立多自由度系统和弹性体系统动力学方程。
2. 会对多自由度系统和弹性体系统的自由振动、受迫振动(简谐激励、周期激励和一般激励,基础位移和力激励)的进行求解。
3. 会对工程凝练的振动问题和振动现象进行分析。
3. 会运用振动基本公式、图表和软件(如Matlab)对工程问题的振动特性进行计算。
4. 掌握振动控制所利用的基本原则和主要途径。
第一章 机械振动基本内容
1.1 振动研究的基本内容和方法及分类
1.2 振动的运动学分析及周期运动的谱分析
1.3 振动分析的力学模型
第一章 章节测试
第二章 单自由度系统振动(上)
2.1 无阻尼自由振动
2.2 粘性阻尼自由振动
第二章 单自由度系统振动(中)
2.3 简谐激励下的有阻尼系统响应
2.4 简谐激励下的无阻尼系统响应
第九章 振动试验(一)
9.1 简支梁固有频率测量
9.2 无阻尼单自由度系统强迫振动特性的测量
9.3 有、无阻尼单自由度系统自由衰减振动特性的测量
第二章 单自由度系统振动(下)
2.5 任意周期激励下的稳态响应
2.6 任意激励下的响应
2.7 等效黏性阻尼
第二章 章节测试
第七章 振动测量
7.1 振动测量器件及测量原理
7.2 振动信号处理及频响函数测量
第三章 两自由度系统振动(上)
3.1 两自由度系统无阻尼自由振动
3.2 坐标耦合和解耦
第三章 两自由度系统振动(下)
3.3 拍振和半正定系统
3.4 两自由度系统简谐激励下的稳态响应
3.5 无阻尼动力吸振和双层隔振
第三章 章节测试
第九章 振动试验(二)
9.4 拍振实验
第四章 多自由度系统振动(上)
4.1 多自由度系统振动微分方程的建立
第四章 多自由度系统振动(下)
4.2 多自由度系统固有特性及响应的求解方法
第四章 章节测试
第八章 机械振动问题数值计算(上)
8.1 解析计算求解方法
第九章 振动试验(三)
9.5 三自由度系统固有频率和振型实验
第五章 连续系统振动(上)
5.1 一维波动方程
5.2 固有频率与振型函数
第五章 连续系统振动(下)
5.3 梁的横向振动
5.4 连续系统固有频率的近似计算方法
第五章 章节测试
第九章 振动试验(四)
9.7 简支梁模态测试
第六章 振动控制原理(上)
6.1 振动控制
6.2 振动隔离
第九章 振动试验(五)
9.8 被动隔振实验
第六章 振动控制原理(下)
6.3 固有频率的控制
6.4 动力吸振器
第六章 章节测试
第九章 振动试验(六)
9.6 动力吸振器的吸振实验
第八章 机械振动问题数值计算(下)
8.2 时域数值求解方法(选修)
8.3 有限元方法初步(选修)
高等数学、理论力学、线性代数、材料力学
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认证证书申请注意事项:
1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。
2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。
1. 季文美,机械振动学,科学出版社,1985。
2. 赵玫,机械振动学,科学出版社,2005。
3. L. Merovitch, Fundamentals of Vibrations, Mc Graw - Hill, 2001.
4. S.S.Rao, Mechanical Vibration, 5th Edition, Prentice Hall, 2010.
5. S.S.Rao(著),李欣业,张明路(编译),机械振动(第4版),清华大学出版社,2009。
6. 华宏星,机械振动(第2版),清华大学出版社,2021。