振动力学考题集[]

格式：doc
大小：171.50 KB
文档页数：9

下载文档原格式

《振动力学》习题集(含答案)【精选】精心总结

，即
令引起的静变形为，则有：
，即
令 + 引起的静变形为，同理有：
得：
则系统的自由振动可表示为：
其中系统的固有频率为：
注意到与方向相反，得系统的自由振动为：
1.9质量为m、长为l的均质杆和弹簧k及阻尼器c构成振动系统，如图E1.9所示。以杆偏角为广义坐标，建立系统的动力学方程，给出存在自由振动的条件。若在弹簧原长处立即释手，问杆的最大振幅是多少？发生在何时？最大角速度是多少？发生在何时？是否在过静平衡位置时？
解：
（1）保持水平位置：
（2）微幅转动：
故：
2.10求图T 2-10所示系统的固有频率，刚性杆的质量忽略不计。
图T 2-10答案图T 2-10
解：
m的位置：
，，
，
，
2.11图T 2-11所示是一个倒置的摆。摆球质量为m，刚杆质量可忽略，每个弹簧的刚度为。
（1）求倒摆作微幅振动时的固有频率；
（2）摆球质量m为0.9 kg时，测得频率为1.5 Hz，m为1.8 kg时，测得频率为0.75 Hz，问摆球质量为多少千克时恰使系统处于不稳定平衡状态？
图E1.2
解：
如图，令为柱体的转角，则系统的动能和势能分别为：
利用和可得：
1.3转动惯量为J的圆盘由三段抗扭刚度分别为，和的轴约束，如图E1.3所示。求系统的固有频率。
图E1.3
解：
系统的动能为：
和相当于串联，则有：
以上两式联立可得：
系统的势能为：
利用和可得：
1.4在图E1.4所示的系统中，已知，横杆质量不计。求固有频率。
图E1.4答案图E1.4
解：
对m进行受力分析可得：

振动力学期末考试试题和答案

振动力学（试题） 2008一、填空（每空2分）1、设周期振动信号的周期为T，则其傅里叶级数的展开的基频为＿＿＿＿2、单自由度粘性阻尼系统的阻尼因子ζ与阻尼系数的关系为＿＿＿3、单自由度粘性阻尼系统在简谐力0sinp tω作用下系统响应的稳态振动的幅值为＿＿＿4、粘性阻尼一周期内所消耗的能量与频率成＿＿＿比。

5、无阻尼多自由度系统的主振型正交关系为＿＿＿＿＿＿6、写出多自由度系统再频率域的输入与输出之间的关系＿＿＿＿＿7、写出瑞利商的表达式＿＿＿＿＿＿8、多自由度系统中共存在r个主固有频率，其相应的主振型＿＿＿正交。

9、无阻尼多自由度系统，利用里兹法计算出的主振型关于M、K是否正交？＿＿＿（答是或否）10、写出如图T-1所示梁的左端边界条件＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿图T-1二、（20分）系统如图T-2所示，杆AB 为刚性、均质，长度为L ,总质量为m ，弹簧刚度为k ，阻尼系数为c 。

求系统的固有频率及阻尼因子。

三、系统如图T-3所示。

求系统的固有频率与主振型。

图T-23图T-3四、五、（20分）简支梁如图T-5所示，弹性模量为E ，质量密度为，横截面积为A ，截面惯性矩为J 。

求梁在中央受集中弯矩M 下的响应。

（假设梁的初始状态为零）图T-5答案一、填空（每空2分）1、周期振动信号的周期为T ，则其傅里叶级数的展开的基频为2/T π2、单自由度粘性阻尼系统的阻尼因子ζ与阻尼系数的关系为ζ=3、单自由度粘性阻尼系统在简谐力0sin p t ω作用下系统响应的稳态振动的幅值为0p B k =4、粘性阻尼一周期内所消耗的能量与频率成＿正＿比。

5、无阻尼多自由度系统的主振型正交关系为加权（M,K ）正交：0()()T T i j pi i j M M i j ϕϕ≠⎧=⎨=⎩0()()T Ti j pi i j K K i j ϕϕ≠⎧=⎨=⎩ 6、写出多自由度系统在频率域的输入与输出之间的关系()()()x H P ωωω=其中21()()H K M i C ωωω-=-+7、写出瑞利商的表达式 ()T T X KXR X X MX=8、多自由度系统中共存在r 个重固有频率，其相应的主振型＿？加权（M,K ）正交。

振动力学习题集

例：一等截面简支梁质量不计，长度I =3m , El = 58800 N m 2。

有一质量m=90kg的物块从梁的中点上方 h =10mm 处落下，且物块与梁接触后不分开，试计算接触后系统自由振动的固有频率及振幅。

解:("梁中点受竖直向下单位力作用的挠度即为柔度系数.碣，因此固有(2 )重物落下与梁接触时开始振动，初始条件为动形状，所得结果误差很小。

如果对结构的弹性曲线假设任一适当形状，可以期望得到接近振动真实周期的近似值，如果选的形状精确，就会得到精确的周期。

插P10匚求考虑梁的质量时，系统的固有频率I 3频率为：•，n48E「\ ml 348 58800= 34.1s 」 90 33女--■"■■si=mgl 348EI390 9.8 3 j38.44 10 m = -8.44 mm48 58800 振幅为V o梁中点的最大位移为 y 。

2" =2h：st2 -'n=*8.442 2 10 8.44 = 15.5mms = A q =15.5 8.44 = 23.9mm瑞利法(Rayleigh 系统形态的某些假设， ):等效质量的计算方法。

应用这种方法时，必须做有关振动过程中称之为形状函数或振型。

所假设的振型与真实振型存在差异，相当于对系统附加了某些约束, 增加了系统的刚度，固有频率略高于精确值。

以静变形曲线作为振例 1.4.1如图示，悬臂梁(棱柱形)自由端处带有重量 mg 设梁的密度为解：无重悬臂梁端有荷载mg时的静力挠曲线方程为：y W^QIx'—x3) (0zxG)6EI由此可得B端挠度y m二曲3EI33 y2 y233=M “如二仏m厂空「I为梁作用在B点的等效质量140 2 2 140对于这种情况，振动的周期与端点处承受下列质量的无质量悬臂梁相同33M = m m = m I14033 -••• B 端总重为：Mg = (m mjg = (m l)g33即使在订不太小的情况下，等效质量空订也可以应用140将结果用于m二0的极端情况(悬臂段的集中质量为零)，mg可有: st33140：：l(上3EI)g所得的振动周期则为: =2■:=2二33订4—g■, 140 3EIg2 二丫3.567： EIy詁⑴勺lx2-x32l3m—y/VI o3X-2dx21解:（"能量法，动能：一旳2如中）2礼)*22 l1取静平衡位置为零势能点："如2｛磴x ）22• )x 21 I 3= ~(k 1 2k2)2h同一情况的精确解为：N *3.515丫 EI（此处参看Timoshenko,工程中的振动问题，P 2 89,式（m ）近似解的误差约为1.5%, 「：：「，故.-.n '，即近似解的周期小于精确解的周期，固有频率大于精确解的固有频率。

机械行业振动力学期末考试试题

机械行业振动力学期末考试试题第一大题：单自由度振动1.无阻尼自由振动系统，在初始时刻位移为A，速度为0，求解该振动系统的解析解。

2.阻尼比为0.2的单自由度振动系统受到正弦激励力，激励力的频率为系统固有频率的两倍，求解该振动系统的响应。

3.阻尼比为0.5的单自由度振动系统受到冲击激励力，激励力的持续时间为0.1秒，求解该振动系统的响应。

第二大题：多自由度振动1.有两个自由度的系统，求解其固有频率和模态振型。

2.有三个自由度的系统，求解其固有频率和模态振型。

3.给定一个多自由度振动系统的质量矩阵和刚度矩阵，求解其特征值和特征向量，进而得到固有频率和模态振型。

第三大题：振动测量与分析1.请列举常用的振动测量仪器，并对其原理进行简要说明。

2.振动信号的采样频率应该如何选择？请解释原因。

3.请说明振动信号的功率谱密度函数，并给出其计算公式。

4.请解释振动传感器的灵敏度是什么意思，并给出其计算公式。

第四大题：振动控制1.请说明主动振动控制和被动振动控制的区别。

2.请解释模态分析在振动控制中的作用。

3.请列举常用的振动控制方法，并对其原理进行简要说明。

第五大题：振动摆1.请列举用振动摆进行的实验，并对其原理进行简要说明。

2.请解释摇摆周期与摆长的关系，并给出相关公式。

3.一个摆长为1m的振动摆，其重力加速度为9.8m/s^2，求解其摇摆周期。

本文档由Markdown格式输出。

Markdown是一种轻量级的标记语言，常用于编写文档和博客。

可通过Markdown编辑器进行编辑和输出。

以上是机械行业振动力学期末考试试题的内容。

希望对您的学习有所帮助！。

《振动力学》作业资料(含答案解析)

《振动力学》习题集（含答案）1.1 质量为m 的质点由长度为l 、质量为m 1的均质细杆约束在铅锤平面内作微幅摆动，如图E1.1所示。

求系统的固有频率。

图E1.1解：系统的动能为：()222121x I l x m T +=其中I 为杆关于铰点的转动惯量：2102120131l m dx x l m x dx l m I l l ⎰⎰==⎪⎭⎫⎝⎛=则有：()221221223616121x l m m x l m x ml T +=+=系统的势能为：()()()2121212414121 cos 12cos 1glx m m glx m mglx x lg m x mgl U +=+=-⋅+-=利用x xn ω= 和U T =可得：()()lm m gm m n 113223++=ω1.2 质量为m 、半径为R 的均质柱体在水平面上作无滑动的微幅滚动，在CA=a 的A 点系有两根弹性刚度系数为k 的水平弹簧，如图E1.2所示。

求系统的固有频率。

图E1.2解：如图，令θ为柱体的转角，则系统的动能和势能分别为：22222243212121θθθ mR mR mR I T B =⎪⎭⎫ ⎝⎛+==()[]()222212θθa R k a R k U +=+⋅=利用θωθn= 和U T =可得：()mkR a R mR a R k n 343422+=+=ω1.3 转动惯量为J 的圆盘由三段抗扭刚度分别为1k ，2k 和3k 的轴约束，如图E1.3所示。

求系统的固有频率。

图E1.3解：系统的动能为：221θ J T =2k 和3k 相当于串联，则有：332232 , θθθθθk k =+=以上两式联立可得：θθθθ32233232 , k k k k k k +=+=系统的势能为：()232323212332222121212121θθθθ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++=++=k k k k k k k k k k U利用θωθn= 和U T =可得： ()()3232132k k J k k k k k n +++=ω1.4 在图E1.4所示的系统中，已知()b a m i k i , ,3,2,1 和=，横杆质量不计。

振动力学习题集含答案

图T 2-2答案图T 2-2
解：
，
动量守恒：
，
平衡位置：
，
，
故：
故：
2.4在图E2.4所示系统中，已知m，，，和，初始时物块静止且两弹簧均为原长。求物块运动规律。
图E2.4答案图E2.4
解：
取坐标轴和，对连接点A列平衡方程：
即：
（1）
对m列运动微分方程：
即：
（2）
由（1），（2）消去得：
图E2.7
解：
，
s=1时共振，振幅为：
（1）
远离共振点时，振幅为：
（2）
由（2）
由（1）
，，
故：
2.7求图T 2-7中系统的固有频率，悬臂梁端点的刚度分别是及，悬臂梁的质量忽略不计。
图T 2-7答案图T 2-7
解：
和为串联，等效刚度为：。（因为总变形为求和）
和为并联（因为的变形等于的变形），则：
图E1.9答案图E1.9
解：
利用动量矩定理得：
，
，
，
，
1.12面积为S、质量为m的薄板连接于弹簧下端，在粘性流体中振动，如图E1.12所示。作用于薄板的阻尼力为，2S为薄板总面积，v为速度。若测得薄板无阻尼自由振动的周期为，在粘性流体中自由振动的周期为。求系数。
图E1.12
解：
平面在液体中上下振动时：
和为串联（因为总变形为求和），故：
故：
2.9如图T 2-9所示，一质量m连接在一刚性杆上，杆的质量忽略不计，求下列情况系统作垂直振动的固有频率：
（1）振动过程中杆被约束保持水平位置；
（2）杆可以在铅锤平面内微幅转动；
（3）比较上述两种情况中哪种的固有频率较高，并说明理由。

振动力学习题集含答案

图答案图
解：
利用动量矩定理得：
，
，
，
，
面积为S、质量为m的薄板连接于弹簧下端，在粘性流体中振动，如图所示。作用于薄板的阻尼力为，2S为薄板总面积，v为速度。若测得薄板无阻尼自由振动的周期为，在粘性流体中自由振动的周期为。求系数。
图
解：
平面在液体中上下振动时：
，
，
图所示系统中，已知m，c，，，和。求系统动力学方程和稳态响应。
（2）
若取下面为平衡位置，求解如下：
，
图T 2-17所示的系统中，四个弹簧均未受力，k1=k2=k3=k4=k，试问：
（1）若将支承缓慢撤去，质量块将下落多少距离？
（2）若将支承突然撤去，质量块又将下落多少距离？
图T 2-17
解：
（1），
（2），
如图T 2-19所示，质量为m2的均质圆盘在水平面上可作无滑动的滚动，鼓轮绕轴的转动惯量为I，忽略绳子的弹性、质量及各轴承间的摩擦力，求此系统的固有频率。
因此有：
图所示阶梯杆系统中已知m，ρ，S，E和k。求纵向振动的频率方程。
图
解：
模态函数的一般形式为：
题设边界条件为：
，
边界条件可化作：
，
导出C2= 0及频率方程：
，其中
长为l、密度为ρ、抗扭刚度为GIp的的等直圆轴一端有转动惯量为J的圆盘，另一端连接抗扭刚度为k的弹簧，如图所示。求系统扭振的频率方程。
《振动力学》习题集（含答案）
质量为m的质点由长度为l、质量为m1的均质细杆约束在铅锤平面内作微幅摆动，如图所示。求系统的固有频率。
图
解：
系统的动能为：
其中I为杆关于铰点的转动惯量：

振动力学考题集[1]

1、四个振动系统中，自由度为无限大的是（）。

A. 单摆；B. 质量-弹簧；C. 匀质弹性杆；D. 无质量弹性梁；2、两个分别为c1、c2的阻尼原件,并连后其等效阻尼是（）。

A. c1+c2；B. c1c2/(c1+c2)；C. c1-c2；D. c2-c1；3、（）的振动系统存在为0的固有频率。

A. 有未约束自由度；B. 自由度大于0；C. 自由度大于1；D. 自由度无限多；4、多自由度振动系统中，质量矩阵元素的量纲应该是（）。

A. 相同的，且都是质量；B. 相同的，且都是转动惯量；C. 相同的，且都是密度；D. 可以是不同的；5、等幅简谐激励的单自由度弹簧-小阻尼-质量振动系统，激励频率（）固有频率时，稳态位移响应幅值最大。

A. 等于；B. 稍大于；C. 稍小于；D. 为0；6、自由度为n的振动系统，且没有重合的固有频率，其固有频率的数目（A ）。

A. 为n；B. 为1；C. 大于n；D. 小于n；7、无阻尼振动系统两个不同的振型u(r)和u(s)，u(r)T Mu(s)的值一定（）。

A. 大于0；B. 等于0；C. 小于0；D. 不能确定；8、无阻尼振动系统的某振型u(r)，u(r)T Ku(r)的值一定（）。

A. 大于0；B. 等于0；C. 小于0；D. 不能确定；9、如果简谐激励力作用在无约束振动系统的某集中质量上，当激励频率为无限大时，该集中质量的稳态位移响应一定（）。

A. 大于0；B. 等于0；C. 为无穷大；D. 为一常数值；10、相邻固有频率之间的间隔呈近似无限等差数列的振动系统是（）。

A. 杆的纵向振动；B. 弦的横向振动；C. 一般无限多自由度系统；D. 梁的横向振动；11、两个刚度分别为k1、k2串连的弹簧,其等效刚度是（）。

A. k1+k2；B. k1k2/(k1+k2)；C. k 1-k 2；D. k 2-k 1；12、无阻尼振动系统两个不同的振型u (r )和u (s )，u (r )T Ku (s )的值一定（）。

振动力学考试复习题

由题知
x1

e 1 2
10%
x0
解得： 0.59
十、一个无阻尼弹簧－质量系统，在（0，t0 ）时间间隔内受到突加的矩形脉冲
力
F
(t
)

Q0 0,
,
0 t t0 作用，其示意图如下所示： t t0
求：系统响应。解：
（1）当 0≤ 0 t t0 时，
故：n
ke m
五、求图所示系统的固有频率，刚性杆的质量忽略不计。
F1
k1
a l
k2
m
mg
x1
xA
图解：
m
的位置：
x

x2

xA

mg k2

xA
答案图
mgl

F1a
，
F1

mgl a
，
x1

mgl ak1
x1 xA

a l
， xA

a l
x1

mgl 2 a 2 k1
x

x2
xA

0 0
解得系统得固有频率：
m2 4 4km 2 3k 2 0
求：质量 m 的稳态振动振幅
解的简化图：
解：在质量 m 作用下，由材料力学可求出静挠度固有频率：0 g /
因 y 的运动而产生的质量 m 处的运动 A x f (b / a) yA (bd / a) sin t
动力学方程： mx k(x xf ) 0
移项并将（1）式代入（2）得： mx kx (kbd / a) sin t
令： x 0， 1， k12 (k1 k2 ) 0 0 ， k22 m2 g l sin m2 gl

《振动力学》作业资料(含答案解析)

《振动力学》习题集（含答案）1.1 质量为m 的质点由长度为l 、质量为m 1的均质细杆约束在铅锤平面内作微幅摆动，如图E1.1所示。

求系统的固有频率。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。