(完整版)浙江大学《机械振动基础》期末试卷
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机械振动试题(含答案)(1)一、机械振动选择题1.某弹簧振子在水平方向上做简谐运动,其位移x=A sin ωt,振动图象如图所示,则()A.弹簧在第1 s末与第5 s末的长度相同B.简谐运动的频率为18 HzC.第3 s末,弹簧振子的位移大小为2 2AD.第3 s末与第5 s末弹簧振子的速度方向相同E.第5 s末,振子的加速度与速度方向相同2.甲、乙两单摆的振动图像如图所示,由图像可知A.甲、乙两单摆的周期之比是3:2 B.甲、乙两单摆的摆长之比是2:3C.t b时刻甲、乙两摆球的速度相同D.t a时刻甲、乙两单摆的摆角不等3.如图所示,一端固定于天花板上的一轻弹簧,下端悬挂了质量均为m的A、B两物体,平衡后剪断A、B间细线,此后A将做简谐运动。
已知弹簧的劲度系数为k,则下列说法中正确的是()A.细线剪断瞬间A的加速度为0B.A运动到最高点时弹簧弹力为mgC.A运动到最高点时,A的加速度为gD.A振动的振幅为2mg k4.如图所示为甲、乙两等质量的质点做简谐运动的图像,以下说法正确的是()A .甲、乙的振幅各为 2 m 和 1 mB .若甲、乙为两个弹簧振子,则所受回复力最大值之比为F 甲∶F 乙=2∶1C .乙振动的表达式为x= sin4πt (cm ) D .t =2s 时,甲的速度为零,乙的加速度达到最大值5.如图所示的弹簧振子在A 、B 之间做简谐运动,O 为平衡位置,则下列说法不正确的是( )A .振子的位移增大的过程中,弹力做负功B .振子的速度增大的过程中,弹力做正功C .振子的加速度增大的过程中,弹力做正功D .振子从O 点出发到再次回到O 点的过程中,弹力做的总功为零6.如图所示,水平方向的弹簧振子振动过程中,振子先后经过a 、b 两点时的速度相同,且从a 到b 历时0.2s ,从b 再回到a 的最短时间为0.4s ,aO bO =,c 、d 为振子最大位移处,则该振子的振动频率为( )A .1HzB .1.25HzC .2HzD .2.5Hz7.在做“用单摆测定重力加速度”的实验中,有人提出以下几点建议,可行的是( )A .适当加长摆线B .质量相同,体积不同的摆球,应选用体积较大的C .单摆偏离平衡位置的角度要适当大一些D .当单摆经过平衡位置时开始计时,经过一次全振动后停止计时,用此时间间隔作为单摆振动的周期8.图(甲)所示为以O 点为平衡位置、在A 、B 两点间做简谐运动的弹簧振子,图(乙)为这个弹簧振子的振动图象,由图可知下列说法中正确的是( )A.在t=0.2s时,弹簧振子可能运动到B位置B.在t=0.1s与t=0.3s两个时刻,弹簧振子的速度相同C.从t=0到t=0.2s的时间内,弹簧振子的动能持续地增加D.在t=0.2s与t=0.6s两个时刻,弹簧振子的加速度相同9.某同学用单摆测当地的重力加速度.他测出了摆线长度L和摆动周期T,如图(a)所示.通过改变悬线长度L,测出对应的摆动周期T,获得多组T与L,再以T2为纵轴、L为横轴画出函数关系图像如图(b)所示.由此种方法得到的重力加速度值与测实际摆长得到的重力加速度值相比会()A.偏大B.偏小C.一样D.都有可能10.装有一定量液体的玻璃管竖直漂浮在水中,水面足够大,如图甲所示。
中南大学考试试卷2005 - 2006学年上学期时间门o分钟《机械振动基础》课程32学时1.5学分考试形式:闭卷专业年级:机械03级总分100分,占总评成绩70 %注:此页不作答题纸,请将答案写在答题纸上一、填空题(本题15分,每空1分)1>不同情况进行分类,振动(系统)大致可分成,()和非线性振动;确定振动和();()和强迫振动;周期振动和();()和离散系统。
2、在离散系统屮,弹性元件储存(),惯性元件储存(),()元件耗散能量。
3、周期运动的最简单形式是(),它是时间的单一()或()函数。
4、叠加原理是分析()的振动性质的基础。
5、系统的固有频率是系统()的频率,它只与系统的()和()有关,与系统受到的激励无关。
二、简答题(本题40分,每小题10分)1、简述机械振动的定义和系统发生振动的原因。
(10分)2、简述振动系统的实际阻尼、临界阻尼、阻尼比的联系与区别。
(10分)3、共振具体指的是振动系统在什么状态下振动?简述其能量集聚过程?(20分)4、多自由系统振动的振型指的是什么?(10分)三、计算题(本题30分)图1 2、图2所示为3自由度无阻尼振动系统。
(1)列写系统自由振动微分方程式(含质量矩阵、刚度矩阵)(10分);(2)设k t[=k t2=k t3=k t4=k9 /, =/2/5 = /3 = 7,求系统固有频率(10 分)。
13 Kt3四、证明题(本题15分)对振动系统的任一位移{兀},证明Rayleigh商R(x)=⑷严⑷满足材 < 尺⑴ < 忒。
{x}\M\{x}这里,[K]和[M]分别是系统的刚度矩阵和质量矩阵,®和①,分别是系统的最低和最高固有频率。
(提示:用展开定理{x} = y{M} + y2{u2}+……+ y n{u n})3 •简述无阻尼单自由度系统共振的能量集聚过程。
(10 分) 4.简述线性多自由度系统动力响应分析方法。
(10 分)中南大学考试试卷2006 - 2007学年 上 学期 时间120分钟机械振动 课程 32 学时 2 学分 考试形式:闭卷专业年级: 机械04级 总分100分,占总评成绩 70%注:此页不作答题纸,请将答案写在答题纸上一、填空(15分,每空1分)1. 叠加原理在(A )中成立;在一定的条件下,可以用线性关系近似(B ) o2. 在振动系统中,弹性元件储存(C ),惯性元件储存(D ) , (E )元件耗散 能量。
《机械振动》测试题(含答案)一、机械振动 选择题1.如右图甲所示,水平的光滑杆上有一弹簧振子,振子以O 点为平衡位置,在a 、b 两点之间做简谐运动,其振动图象如图乙所示.由振动图象可以得知( )A .振子的振动周期等于t 1B .在t =0时刻,振子的位置在a 点C .在t =t 1时刻,振子的速度为零D .从t 1到t 2,振子正从O 点向b 点运动2.如图所示,一端固定于天花板上的一轻弹簧,下端悬挂了质量均为m 的A 、B 两物体,平衡后剪断A 、B 间细线,此后A 将做简谐运动。
已知弹簧的劲度系数为k ,则下列说法中正确的是( )A .细线剪断瞬间A 的加速度为0B .A 运动到最高点时弹簧弹力为mgC .A 运动到最高点时,A 的加速度为gD .A 振动的振幅为2mgk3.用图甲所示的装置可以测量物体做匀加速直线运动的加速度,用装有墨水的小漏斗和细线做成单摆,水平纸带中央的虚线在单摆平衡位置的正下方。
物体带动纸带一起向左运动时,让单摆小幅度前后摆动,于是在纸带上留下如图所示的径迹。
图乙为某次实验中获得的纸带的俯视图,径迹与中央虚线的交点分别为A 、B 、C 、D ,用刻度尺测出A 、B 间的距离为x 1;C 、D 间的距离为x 2。
已知单摆的摆长为L ,重力加速度为g ,则此次实验中测得的物体的加速度为( )A .212()x x gLπ-B .212()2x x gLπ-C .212()4x x gLπ-D .212()8x x gLπ-4.如图所示,弹簧下面挂一质量为m 的物体,物体在竖直方向上做振幅为A 的简谐运动,当物体振动到最高点时,弹簧正好处于原长,弹簧在弹性限度内,则物体在振动过程中A .弹簧的弹性势能和物体动能总和不变B .物体在最低点时的加速度大小应为2gC .物体在最低点时所受弹簧的弹力大小应为mgD .弹簧的最大弹性势能等于2mgA5.如图1所示,轻弹簧上端固定,下端悬吊一个钢球,把钢球从平衡位置向下拉下一段距离A ,由静止释放。
1.1试举出振动设计'系统识别和环境预测的实例。
1.2如果把双轴汽车的质量分别离散到前、后轴上去,在考虑悬架质量和非悬架质量两个离散质量的情况下,画出前轴或后轴垂直振动的振动模型简图,并指出在这种化简情况下,汽车振动有几个自由度?1.3设有两个刚度分别为心,心的线性弹簧如图T-1.3所示,试证明:1)它们并联时的总刚度k eq为:k eq = k x+ k22)它们串联时的总刚度匕满足:丿-畔+ 土keq & k2解:1)对系统施加力P,则两个弹簧的变形相同为X,但受力不同,分别为: P x = k x x<由力的平衡有:P = ^ + P,=(k1+k2)xp故等效刚度为:k eq^- = k1+k2x2)对系统施加力P,则两个弹簧的变形为:P%i=r 111,弹簧的总变形为:x = x}+x2= P(——I ---- )故等效刚度为:k =—Xk x k2k,2+ k、1 1=—l-------k、k21.4求图所示扭转系统的总刚度。
两个串联的轴的扭转刚度分别为心, 解:对系统施加扭矩T,则两轴的转角为:VTrx系统的总转角为:0 = G + g = Hy- + T-)褊k,i故等效刚度为:犒=二+二1.5两只减振器的粘性阻尼系数分别为q, C2,试计算总粘性阻尼系数"在两只减振器并联时,2)在两只减振器串联时。
解:1)对系统施加力P,则两个减振器的速度同为厂受力分别为:P{ - c x x<P2=C2X由力的平衡有:P=£ + E =(q+C2)Xp故等效刚度为:c eq=- = c]+c2X2)对系统施加力P,则两个减振器的速度为:p 1 1故等效刚度为:c eq=- = - + -1.6 一简谐运动,振幅为0. 5cm,周期为0.15s,求最大速度和加速度。
解:简谐运动的a>n= — = /5),振幅为5x10 3m ;= 5x10-cos(^_ 2/r即:—5x10'丽fsin(丽血/s)*610=(話讥。
大学《机械振动基础》期末考试试题(参考答案)《机械振动基础》课程 32 学时 1.5 学分考试形式:闭卷注:此页不作答题纸,请将答案写在答题纸上一、填空题(本题15分,每空1分)1、机械振动大致可分成为:()和非线性振动;确定性振动和();()和强迫振动。
2、在离散系统中,弹性元件储存( ),惯性元件储存(),()元件耗散能量。
3、周期运动的最简单形式是(),它是时间的单一()或()函数。
4、叠加原理是分析()系统的基础。
5、系统固有频率主要与系统的()和()有关,与系统受到的激励无关。
6、系统的脉冲响应函数和()函数是一对傅里叶变换对,和()函数是一对拉普拉斯变换对。
7、机械振动是指机械或结构在平衡位置附近的()运动。
二、简答题(本题40分,每小题10分)1、简述振动系统的实际阻尼、临界阻尼、阻尼比的联系与区别。
(10分)2、共振具体指的是振动系统在什么状态下振动?简述其能量集聚过程?(10分)3、简述刚度矩阵[K]中元素k ij的意义。
(10分)4、简述随机振动问题的求解方法,以及与周期振动问题求解的区别。
(10分)三、计算题(45分)3.1、(14分)如图所示中,两个摩擦轮可分别绕水平轴O1,O2转动,无相对滑动;摩擦轮的半径、质量、转动惯量分别为r1、m1、I1和r2、m2、I2。
轮2的轮缘上连接一刚度为k的弹簧,轮1的轮缘上有软绳悬挂质量为m的物体,求:1)系统微振的固有频率;(10分)2)系统微振的周期;(4分)。
3.2、(16分)如图所示扭转系统。
设转动惯量I1=I2,扭转刚度K r1=K r2。
1)写出系统的动能函数和势能函数;(4分)2)求出系统的刚度矩阵和质量矩阵;(4分)3)求出系统的固有频率;(4分)4)求出系统振型矩阵,画出振型图。
(4分)3.3、(15分)根据如图所示微振系统,1)求系统的质量矩阵和刚度矩阵和频率方程;(5分)2)求出固有频率;(5分)3)求系统的振型,并做图。
机械振动试题(含答案)(2)一、机械振动 选择题1.下列说法中正确的有( )A .简谐运动的回复力是按效果命名的力B .振动图像描述的是振动质点的轨迹C .当驱动力的频率等于受迫振动系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大D .两个简谐运动:x 1=4sin (100πt +3π) cm 和x 2=5sin (100πt +6π) cm ,它们的相位差恒定2.如图所示,质量为A m 的物块A 用不可伸长的细绳吊着,在A 的下方用弹簧连着质量为B m 的物块B ,开始时静止不动。
现在B 上施加一个竖直向下的力F ,缓慢拉动B 使之向下运动一段距离后静止,弹簧始终在弹性限度内,希望撤去力F 后,B 向上运动并能顶起A ,则力F 的最小值是( )A .(A m +B m )gB .(A m +2B m )gC .2(A m +B m )gD .(2A m +B m )g3.如图所示的单摆,摆球a 向右摆动到最低点时,恰好与一沿水平方向向左运动的粘性小球b 发生碰撞,并粘在一起,且摆动平面不便.已知碰撞前a 球摆动的最高点与最低点的高度差为h ,摆动的周期为T ,a 球质量是b 球质量的5倍,碰撞前a 球在最低点的速度是b 球速度的一半.则碰撞后A 56T B 65T C .摆球最高点与最低点的高度差为0.3hD .摆球最高点与最低点的高度差为0.25h4.如图所示,固定的光滑圆弧形轨道半径R =0.2m ,B 是轨道的最低点,在轨道上的A 点(弧AB 所对的圆心角小于10°)和轨道的圆心O 处各有一可视为质点的静止小球,若将它们同时由静止开始释放,则( )A .两小球同时到达B 点B .A 点释放的小球先到达B 点C .O 点释放的小球先到达B 点D .不能确定5.如图甲所示,一个单摆做小角度摆动,从某次摆球由左向右通过平衡位置时开始计时,相对平衡位置的位移x 随时间t 变化的图象如图乙所示.不计空气阻力,g 取10m/s 2.对于这个单摆的振动过程,下列说法中不正确的是( )A .单摆的位移x 随时间t 变化的关系式为8sin(π)cm x t =B .单摆的摆长约为1.0mC .从 2.5s t =到 3.0s t =的过程中,摆球的重力势能逐渐增大D .从 2.5s t =到 3.0s t =的过程中,摆球所受回复力逐渐减小6.图(甲)所示为以O 点为平衡位置、在A 、B 两点间做简谐运动的弹簧振子,图(乙)为这个弹簧振子的振动图象,由图可知下列说法中正确的是( )A .在t =0.2s 时,弹簧振子可能运动到B 位置B .在t =0.1s 与t =0.3s 两个时刻,弹簧振子的速度相同C .从t =0到t =0.2s 的时间内,弹簧振子的动能持续地增加D .在t =0.2s 与t =0.6s 两个时刻,弹簧振子的加速度相同7.如图所示,物块M 与m 叠放在一起,以O 为平衡位置,在ab 之间做简谐振动,两者始终保持相对静止,取向右为正方向,其振动的位移x 随时间t 的变化图像如图,则下列说法正确的是( )A .在1~2T t 时间内,物块m 的速度和所受摩擦力都沿负方向,且都在增大 B .从1t 时刻开始计时,接下来4T 内,两物块通过的路程为A C .在某段时间内,两物块速度增大时,加速度可能增大,也可能减小D .两物块运动到最大位移处时,若轻轻取走m ,则M 的振幅不变 8.装有一定量液体的玻璃管竖直漂浮在水中,水面足够大,如图甲所示。
机械振动试题(含答案)(1)一、机械振动 选择题1.沿某一电场方向建立x 轴,电场仅分布在-d ≤x ≤d 的区间内,其电场场强与坐标x 的关系如图所示。
规定沿+x 轴方向为电场强度的正方向,x =0处电势为零。
一质量为m 、电荷量为+q 的带点粒子只在电场力作用下,沿x 轴做周期性运动。
以下说法正确的是( )A .粒子沿x 轴做简谐运动B .粒子在x =-d 处的电势能为12-qE 0d C .动能与电势能之和的最大值是qE 0d D .一个周期内,在x >0区域的运动时间t ≤20md qE 2.如图所示,甲、乙两物块在两根相同的弹簧和一根张紧的细线作用下静止在光滑水平面上,已知甲的质量小于乙的质量.当细线突然断开斤两物块都开始做简谐运动,在运动过程中( )A .甲的最大速度大于乙的最大速度B .甲的最大速度小于乙的最大速度C .甲的振幅大于乙的振幅D .甲的振幅小于乙的振幅3.如图所示,弹簧的一端固定,另一端与质量为2m 的物体B 相连,质量为1m 的物体A 放在B 上,212m m =.A 、B 两物体一起在光滑水平面上的N 、N '之间做简谐运动,运动过程中A 、B 之间无相对运动,O 是平衡位置.已知当两物体运动到N '时,弹簧的弹性势能为p E ,则它们由N '运动到O 的过程中,摩擦力对A 所做的功等于( )A .p EB .12p EC .13p E D .14p E 4.如图所示是扬声器纸盆中心做简谐运动的振动图象,下列判断正确的是A .t =2×10-3s 时刻纸盆中心的速度最大B .t =3×10-3s 时刻纸盆中心的加速度最大C .在0〜l×10-3s 之间纸盆中心的速度方向与加速度方向相同D .纸盆中心做简谐运动的方程为x =1.5×10-4cos50πt (m )5.如图1所示,轻弹簧上端固定,下端悬吊一个钢球,把钢球从平衡位置向下拉下一段距离A ,由静止释放。
机械振动试题及答案⼀、填空题1、机械振动按不同情况进⾏分类⼤致可分成(线性振动)和⾮线性振动;确定性振动和(随机振动);(⾃由振动)和强迫振动,连续振动和离散系统。
2、(弹性元件)元件、(惯性元件)元件、(阻尼元件)元件是离散振动系统的三个最基本元素。
3、在振动系统中,弹性元件存储(势能)、惯性元件存储(动能)、(阻尼元件)元件耗散能量。
4、系统固有频率主要与系统的(质量)和(刚度)有关,与系统受到的激励⽆关。
5、研究随机振动的⽅法是(数理统计),⼯程上常见的随机过程的数字特征有:(均值)(⽅差)(⾃相关函数)和(互相关函数)。
6、周期运动的最简单形式是(简谐运动),它是时间的单⼀(正弦)或(余弦)函数。
7、单⾃由度系统⽆阻尼⾃由振动的频率只与(质量)和(刚度)有关,与系统受到的激励⽆关。
8、简谐激励下单⾃由度系统的响应由(瞬态响应)和(稳态响应)组成。
9、⼯程上分析随机振动⽤(数学统计)⽅法,描述随机过程的最基本的数字特征包括均值、⽅差、(⾃相关函数)和(互相关函数)。
10、机械振动是指机械或结构在(静平衡)附近的(弹性往复)运动。
11、单位脉冲⼒激励下,系统的脉冲响应函数和系统的(频响函数)函数是⼀对傅⾥叶变换对,和系统的(传递函数)函数是⼀对拉普拉斯变换对。
12、叠加原理是分析(线性振动系统)和(振动性质)的基础。
⼆、简答题1、什么是机械振动?振动发⽣的内在原因是什么?外在原因是什么?答:机械振动是指机械或结构在它的静平衡位置附近的往复弹性运动。
振动发⽣的内在原因是机械或结构具有在振动时储存动能和势能,⽽且释放动能和势能并能使动能和势能相互转换的能⼒。
外在原因是由于外界对系统的激励或者作⽤。
2、机械振动系统的固有频率与哪些因素有关?关系如何?答:机械振动系统的固有频率与系统的质量矩阵、刚度矩阵和阻尼有关。
质量越⼤,固有频率越低;刚度越⼤,固有频率越⾼;阻尼越⼤,固有频率越低。
3、从能量、运动、共振等⾓度简述阻尼对单⾃由度系统振动的影响。
诚信考试沉着应考杜绝违纪浙江大学 2013–2014 学年夏学期《机械振动基础》课程期末考试试卷A 卷开课学院:化工系,考试形式:闭卷,允许带 1 张 A4 纸的笔记入场考试时间:2014 年 7月2日,下午14:00~16:00,所需时间:120 分钟考生姓名:__学号:专业:过程装备与控制工程.题序一二 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6总分得分评卷人注意事项:(1)、考试形式为闭卷,允许带 1 页 A4 纸大小的参考资料、计算器和尺子。
不允许带PPT 课件打印稿、作业本、笔记本草稿纸等纸质材料,不允许带计算机、IPad 等智能电子设备。
(2)、第一、二大题答题内容写在试卷上,第三大题答题内容写在试卷所附答题纸上。
试题(三个大题,共100 分):一、判断题 (每题 2 分,共 18 分)1.1 杆的纵向振动、弦的横向振动和轴的扭转振动虽然在运动表现形式上并不相同,但它们的运动微分方程是同类的,都属于一维波动方程。
( ) 1.2 稳态响应的振幅及相位只取决于系统本身的物理性质(m, k, c)和激振力的频率及力幅,而与系统进入运动的方式(即初始条件)无关. ( ) 1.3 在受到激励开始振动的初始阶段,振动系统的响应是暂态响应与稳态响应的叠加。
即使在零初始条件下,也有自由振动与受迫振动相伴发生。
( ) 1.4 为减轻钢丝绳突然被卡住时引起的动张力,应适当减小升降系统的刚度。
( ) 1.5 汽轮机等高速旋转机械在开、停机过程中经过某一转速附近时,支撑系统会发生剧烈振动,此为转子系统的临界转速,即转子横向振动的固有频率。
( ) 1.6 谐波分析法是将非周期激励通过傅立叶变换表示成了一系列频率为基频整数倍的简谐激励的叠加,从而完成系统响应分析。
( ) 1.7 阻尼自由振动的周期小于无阻尼自由振动的周期。
( ) 1.8 叠加原理可用于线性和非线性振动系统。
( ) 1.9 若将激振力 F(t) 看作一系列单元脉冲力的叠加,则线性振动系统对任意激振力的响应等于激振力作用时间内各个单元脉冲响应的总和。
五邑大学(期末试题)院系:机电工程学院专业:机械工程年级: 12级研究生学号: 2111206011姓名:崔卫国机械振动考题1、如图所示两自由度系统。
(1)求系统固有频率和模态矩阵,并画出各阶主振型图形;(2)当系统存在初始条件⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡03.00)0()0(21x x 和⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡00)0()0(21x x 时,试采用模态叠加法求系统响应,并绘出相应曲线;(3)试合理确定k2和m2,使之构成无阻尼动力减振器。
(4)用任何一种语言编制计算程序,完成上述计算工作。
参数:m1=500kg, m2=200kg, k1=8000N/m, k2=3000N/m, F0=350N, ω=0.8解:(1)由题意及图所示可知:这是一个动力减震器问题。
1m 1k 组成的系统为主系统;2m 2k 组成的附加系统为减振器。
故可知这个组合系统的振动微分方程为:()11121221222122sin 0m x k k x k x F wt m x k x k x ⎧++-=⎪⎨-+=⎪⎩ ① 设其解为:11sin x X wt = 22sin x X wt = ② 又因为由②可得:211sin x X w wt =- 222sin x X w wt =- 把②代入方程①中可得:()()212112212112220k k w m X k X F k X k w m X ⎧+--=⎪⎨-+-=⎪⎩ 故系统的特征值问题为:2111212222220X F k k w m k X k k w m ⎡⎤+--⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦⎣⎦ ③ 特征方程为:2121222220k k w m k k k w m +--=-- ④由④可得:()()2222212120kw m k k w m k -+--=⇒222412*********k k k w m k w m k w m w m m ---+= ⑤ 把1k 2k 1m 2m 的值代入⑤式可得:42372400w w -+= ⑥21223720.22378.388223720.223728.61192w w -⎧==⎪⎪⎨+⎪==⎪⎩⇒ 12 2.89625.3490w w =⎧⎨=⎩计算对应二个固有频率的固有振型。
诚信考试沉着应考杜绝违纪
浙江大学2013–2014学年夏学期
《机械振动基础》课程期末考试试卷A卷
开课学院:化工系,考试形式:闭卷,允许带 1张A4纸的笔记入场
考试时间: 2014 年 7 月 2 日, 下午14:00~16:00 ,所需时间: 120 分钟
考生姓名: __学号:专业:过程装备与控制工程 .
注意事项:
(1)、考试形式为闭卷,允许带1页A4纸大小的参考资料、计算器和尺子。
不允许带
PPT课件打印稿、作业本、笔记本草稿纸等纸质材料,不允许带计算机、IPad等智能电子设备。
(2)、第一、二大题答题内容写在试卷上,第三大题答题内容写在试卷所附答题纸上。
试题(三个大题,共100分):
一、判断题(每题2分,共18分)
1.1 杆的纵向振动、弦的横向振动和轴的扭转振动虽然在运动表现形式上并不相同,
但它们的运动微分方程是同类的,都属于一维波动方程。
() 1.2 稳态响应的振幅及相位只取决于系统本身的物理性质(m, k, c)和激振力的频率
及力幅,而与系统进入运动的方式(即初始条件)无关. () 1.3 在受到激励开始振动的初始阶段,振动系统的响应是暂态响应与稳态响应的叠
加。
即使在零初始条件下,也有自由振动与受迫振动相伴发生。
() 1.4 为减轻钢丝绳突然被卡住时引起的动张力,应适当减小升降系统的刚度。
() 1.5 汽轮机等高速旋转机械在开、停机过程中经过某一转速附近时,支撑系统会发生
剧烈振动,此为转子系统的临界转速,即转子横向振动的固有频率。
() 1.6 谐波分析法是将非周期激励通过傅立叶变换表示成了一系列频率为基频整数倍的
简谐激励的叠加,从而完成系统响应分析。
() 1.7阻尼自由振动的周期小于无阻尼自由振动的周期。
() 1.8叠加原理可用于线性和非线性振动系统。
() 1.9若将激振力 F(t) 看作一系列单元脉冲力的叠加,则线性振动系统对任意激振力的
响应等于激振力作用时间内各个单元脉冲响应的总和。
()
二、填空题(2.1-2.2题每题2分,2.3-2.8题每空3分,共22分)
2.1 有阻尼动力吸振器的吸振频带比无阻尼动力吸振器 (宽或窄)。
2.2 (高或低)固有频率惯性式测量仪用于测量振动的位移幅值, (高或低)固有频率惯性式测量仪用于测量振动的加速度幅值。
2.3 运输车辆的振动,空载时比满载时振动大,解释其原因为 . . . . 2.4 有阻尼多自由度系统求解时,处理阻尼的方法有哪些? . . . . 2.5 右图所示梁、弹簧质量系统,以质量块m 的位移为
广义坐标,求系统的等效刚度。
(已知:悬臂梁9221010N m E -=⨯⋅,541.510m I =⨯, 2.5m l =;5-11510N m k =⨯⋅,5-12210N m k =⨯⋅,
5-13310N m k =⨯⋅。
自由端受单位集中载荷的悬臂梁
在它的自由端的挠度为()33L EI 。
)
答: .
2.6 试计算两端固定梁在中点处的等效质量。
已知两端固定梁在中点处加一个集中载荷
后产生的近似挠度为()21cos 2x z y z L π⎛⎫=
- ⎪⎝⎭。
其中,x 为中点处的挠度。
答: . 2.7 如图所示单质量系统的稳态响应为: . .
(2.7题图) (2.8题图)
2.8如图所示圆筒质量为m ,质量惯性矩o J ,在平面上在弹簧k 的限制下作纯滚动,则
此系统的固有频率为: . .
t A x ωsin 1= x
k m c θk O r θ
x
三、解答题(共6小题,共60分)
3.1 在图示系统中,弹簧长l ,其质量m s ,若不能忽略弹性元件的质量,试求系统的固有频率。
(8分)
3.2 两个均匀刚性杆如图所示,具有相同长度但不同质量,使用影响系数法求系统运动方程。
(10分)
已知:杆1、杆2绕其固定点的惯性矩分别为:3
2
11l m J =,
222222248
7)4(12l m l m l m J =+=
3.3 如图所示弹簧-质量系统,试采用瑞利法估算系统的一阶固有频率。
假设近似的第一阶主振型为:[]T
123φ=。
(10分)
3.4 如图所示两自由度系统。
求:
(1). 求系统固有频率和模态矩阵,并画出各阶主振型图形;
(2). 当系统存在初始条件⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡0210)0()0(x x x 和⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡00)0()0(21x x
&&时,试采用模态叠加法求
解系统响应。
(10分)
m
m
k
k
m
k
x 1x 2 m
m
k
k
k
3.5 . 如图所示等截面悬臂梁,梁长度为L ,弹性模量为E ,横截面对中性轴的惯性矩为I ,梁材料密度为ρ。
在梁的a 位置作用有集中载荷)(t F 。
已知梁的初始条件为零。
求解梁的响应。
(假定已知第i 阶固有频率为i ω,相应的模态函数为)(x i φ,∞=~1i )(12分)
3.6 如图所示,某登月车重量为2000 Kg ,有4个对称布置的支撑脚。
忽略支撑脚的质量,可将其简化为弹簧-阻尼支承。
试设计适当的支承刚度k 和阻尼c ,使登月车的阻尼振动周期在1~2s 之间?已知月球的重力加速度只有地球的1/6。
(10分)
y x 0a
l
)
(t F。