1.1 振动的基本概念
所谓振动,就是物体或某种状态随时间作往复变化的现象。振动包括机械振动与非机械振动。例如,钟摆的来回摆动,房屋由于风力、地震或机械设备引起的振动,桥梁由于车辆通过引起的振动,发动机工作引起的振动,以及水坝、闸门的振动等属于机械振动;另一类属于非机械振动,例如声波、光波、电磁波等。振动研究涉及的对象非常丰富,在机械及工程结构方面存在大量的振动现象。
从广义上说,振动是指描述系统状态的参量(如位移、加速度、电压)在其基准值上下交替变化的过程。狭义的振动指机械振动,即力学系统中的振动。电磁振动习惯上称为振荡。力学系统要能维持振动,必须具有弹性和惯性。由于弹性,系统偏离其平衡位置时,会产生回复力,促使系统返回原来位置;由于惯性,系统在返回平衡位置的过程中积累了动能,从而使系统越过平衡位置向另一侧运动。正是由于弹性和惯性的相互影响,才造成系统的振动。
振动是自然界和工程界常见的现象,也是物质运动的基本形式之一。振动的消极作用是影响仪器设备的功能,降低机械设备的工作精度,加剧构件磨损,甚至引起结构疲劳破坏;振动的积极作用是存在许多需利用振动的设备和工艺(如振动传输、振动研磨、振动沉桩等)。振动分析的基本任务是讨论系统的激励(即输入,指系统的外来扰动,又称干扰)、响应(即输出,指系统受激励后的反应)和系统动态特性(或物理参数)三者之间的关系。20世纪60年代以后,计算机和振动测试技术取得重大进展,为综合利用分析、试验和计算方法解决振动问题开拓了广阔的前景。
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