機械振動

振動基本理論主要介紹離散系統和連續系統的線性振動，以信號處理為基礎、輸入輸出關係分析為重點的隨機振動，以及具有各種代表性特質的非線性振動。振動控制原理重點介紹振源分析、隔振技術、阻尼減振、動力吸振、半主動控制和主動控制等內容。振動測試技術主要介紹感測器和儀器、信號處理基本知識以及振動測量方法。MATLAB振動計算則通過算例介紹如何用MATLAB編程計算固有頻率、振型和響應等振動問題。本書主要用作高年級本科生或研究生的機械振動課程教材，也可作為從事機械工程、車輛工程和土木工程的技術人員解決振動問題的參考書。

第1章振動基礎知識

1.1振動研究的基本內容和方法

1.2振動的分類

1.3振動的運動學分析

1.4周期運動的譜分析

1.5振動分析的力學模型

習題一

第2章單自由度系統的自由振動

2.1無阻尼自由振動

2.2能量法

2.3等效質量與等效剛度

2.3.1等效質量的計算

2.3.2等效剛度的計算

2.4有阻尼自由振動

2.5對數衰減率

2.6干摩擦阻尼下的自由振動

習題二

第3章單自由度系統的強迫振動

3.1簡諧激勵作用下的響應

3.2頻率響應函數

3.3機械阻抗的基本概念

3.4結構阻尼和庫侖阻尼

3.5等效阻尼

3.6旋轉失衡

3.7轉子旋曲與臨界轉速

3.8基礎激勵與隔振

3.9測振儀原理

3.10任意周期激勵下的穩態響應

3.11任意激勵作用下的瞬態響應

3.12衝擊響應

習題三

第4章二自由度系統

4.1無阻尼自由振動

4.2諧激勵下的穩態響應

4.3動力吸振器原理

4.4坐標耦合

習題四

機械振動

目錄

第5章多自由度系統

5.1運動方程的建立

5.1.1剛度矩陣方法

5.1.2柔度矩陣方法

5.1.3拉格朗日方程的應用

5.2固有頻率與振型

5.3振型向量的正交性

5.4振型疊加法

5.5阻尼的處理

5.6振型截斷法

5.7狀態空間法

5.8計算基頻的近似方法

5.8.1瑞利(Rayleigh)法

5.8.2鄧克列(Dunkerley)公式

習題五

第6章連續系統振動

6.1波動方程

6.1.1桿的縱向振動

6.1.2圓軸的扭轉振動

6.1.3弦振動

6.1.4波動方程的解與行波

6.1.5固有頻率和振型函數

6.2梁的橫向振動

6.2.1梁振動的運動方程及解的性質

6.2.2梁振動的固有頻率與振型

6.2.3剪切變形和轉動慣量的影響

6.3連續系統振型函數的正交性

6.3.1桿的振型函數正交性

6.3.2梁的振型函數正交性

6.4梁振動的振型疊加法

6.5連續系統固有頻率的近似計算

習題六

第7章振動控制原理

7.1振動源

7.2振動的危害和容許標準

7.3振動控制方法

7.4振源控制

7.5隔振

7.5.1剛性基礎的振動隔離

7.5.2彈性基礎的振動隔離

7.5.3隔振設計流程

7.5.4隔振器

7.6阻尼減振

7.6.1阻尼的分類及作用機制

7.6.2阻尼器原理

7.6.3粘彈性阻尼材料

7.6.4阻尼處理與約束阻尼層

7.7動力吸振器

7.8振動主動控制

7.8.1概述

7.8.2半主動控制

7.8.3主動控制

7.8.4最優控制

習題七

第8章隨機振動

8.1隨機變數與隨機過程

8.2傅里葉變換

8.2.1複數形式的傅里葉級數

8.2.2傅里葉變換

8.2.3傅里葉變換的重要性質

8.3隨機信號的相關分析和譜分析

8.3.1相關分析

8.3.2譜分析

8.4單輸入單輸出系統對隨機激勵的響應

8.5多輸入單輸出系統

8.5.1響應的自相關函數和功率譜密度

8.5.2系統對隨機激勵的均方響應

8.6多輸入多輸出系統

習題八

第9章振動測量

9.1振動測量的目的、方法與過程

9.2感測器與激振設備

9.2.1壓電加速度感測器

9.2.2加速度計的使用

9.2.3速度感測器

9.2.4位移感測器

9.2.5其他感測器

9.2.6激振設備

9.3振動測量儀器

9.4振動信號處理

9.4.1採樣定理

9.4.2譜分析

9.5振動測量方法

9.5.1實驗模態分析原理

9.5.2模態測試

習題九

第10章非線性振動

10.1機械及結構的非線性要素

10.1.1非線性彈性

10.1.2非線性阻尼

10.1.3時變係數

10.2非線性振動的定性分析方法

10.2.1相平面法

10.2.2平衡點的穩定性分析

10.3自激振動、極限環

10.4強迫振動：跳躍現象、次諧波與組合諧波

10.4.1跳躍現象

10.4.2次諧波響應

10.4.3組合諧波響應

10.5參數激勵振動

10.6混沌與分岔

10.6.1龐加萊截面

10.6.2分岔

10.6.3混沌行為

習題十

附錄A用MATLAB計算振動問題

A.1MATLAB簡介

A.2固有頻率和振型的計算

A.3龍格庫塔(RuggeKutta)法

A.4線性代數方程組求解

A.5MATLAB計算振動問題算例

附錄B用於均方響應計算的積分

參考文獻