本书深入简明地阐述了各种振动现象的物理机理以及振动分析的数学方法,主要介绍了机械振动力学的基本理论和方法。主要内容有:单自由度系统的振动、两自由度系统的振动、多自由度系统的振动、振动在工程实践中的分析与控制等。
现代工业对工程质量、产品精度及可靠性都提出了愈来愈高的要求,研究和解决工业领域中出现的各种振动问题已成为一项急迫的任务。在设计中,不仅要考虑静力效应,而且还要考虑动力效应。振动理论必将成为广大科技人员不可缺少的基础知识,机械振动课程对培养新时代的科技人才有着重要的作用和意义。
本书符合机械工程学科本科生的培养方案和教学大纲的要求,可供机械工程学科高年级学生学习使用。本书简明扼要、理论严谨、结构合理、体例统一、文字精练、趣味生动,易于理解,便于学生更好地掌握所学内容。本书系统地介绍了振动分析所必备的基础知识,阐述了振动理论的基本方法,在深入阐明各种振动现象的物理机理和数学分析的同时,也介绍了振动理论在机械等领域内的应用。全书共分6章,分别讨论了单自由度、多自由度系统的固有频率和在各种类型激励作用下的稳态和瞬态响应分析,以及声与噪声控制的初步知识。
就培养成才的基本要素来讲,提出、发现并形成问题的能力是培养创造力的关键要素,提炼、综合与归纳问题的能力是培养洞察力的关键要素,学习、分析和解决问题的能力是培养执行力的关键要素。因此,通过课堂教学和工程实践理出头绪与挖掘规律,培养创造力、洞察力和执行力俱佳的优秀人才是当代高等学校的本质任务之一。
读者只需具备高等数学、理论力学与材料力学的基础知识,就可以阅读本书,本书可作为高等学校本科机械工程学科高年级学生的教学用书,也可作为有关科技人员的参考用书。
在本书撰写过程中,参考了一些国内外资料和互联网上资料,限于篇幅,在参考文献目录中只列出其中的一部分。在此,谨向原作者、编者表示衷心感谢。
限于水平和时间仓促,缺漏和不当之处在所难免,敬请读者不吝批评指正。
第1章 绪论
1.1 力学简介
1.2 振动力学简介
1.3 机械振动学的内涵
1.4 振动系统模型
1.5 激励与响应
1.6 振动的分类
1.7 振动问题及其解决方法
1.8 自由度
1.9 单位
1.10 机械振动学的应用
1.11 机械振动学的外延
第2章 单自由度系统的自由振动
2.1 简谐振动
2.2 能量法
2.3 等效刚度系数
2.4 有阻尼系统的自由振动
2.5 振动在工程中的应用
习题
第3章 单自由度系统的强迫振动
3.1 对简谐激励的响应
3.2 系统对周期激励的响应·傅里叶级数
3.3 系统对任意激励的响应·卷积积分
3.4 工程中的共振问题
习题
第4章 两自由度系统的振动
4.1 自由振动
4.2 静力耦合和动力耦合
4.3 任意初始条件的自由振动
4.4 简谐激励的强迫振动
4.5 无阻尼动力减振器
4.6 人体与结构振动的耦合模型
4.7 有趣的"同步运动
4.8 自然界中的振动现象和振动规律
习题
第5章 多自由度系统的振动
5.1 多自由度系统运动微分方程
5.2 无阻尼自由振动·特征值问题
5.3 振型向量(模态向量)的正交性·展开定理
5.4 系统对初始条件的响应·振型叠加法
5.5 瑞利(Rayleigh)商
5.6 无阻尼系统对任意激励的响应·振型叠加法
5.7 多自由度系统的阻尼
5.8 有阻尼系统对任意激励的响应·振型叠加法
5.9 工程中的振动问题及分析
习题
第6章 声与噪声
6.1 声音的基本概念
6.2 耳蜗力学
6.3 噪声及其危害
6.4 机械产品的噪声与控制
6.5 车辆的噪声与控制
6.6 声音杀手
6.7 奇妙的声学现象
习题