机械振动的分析与控制以及计算方法

前言

第1章 机械振动的基础

1.1 单自由度系统

1.2 无阻尼单自由度系统的振动

1.2.1 自由振动

1.2.2 强迫振动

1.3 有阻尼单自由度系统的振动

1.3.1 阻尼的概念

1.3.2 有粘性阻尼的自由振动

1.3.3 有粘性阻尼的强迫振动

1.3.4 阻尼比的推定方法

1.4.单自由度系统稳态强迫振动的能量关系

1.4.1 力的平衡关系

1.4.2 外力做功与振动能量的关系

1.4.3 由功一能关系考察频率响应的特征

1.4.4 损耗因子

1.5 具有库仑摩擦阻尼系统的振动

1.5.1 自由振动

1.5.2 库仑摩擦阻尼系统的强迫振动

1.5.3 库仑摩擦的等价粘性阻尼近似

1.6 任意形式激励力作用下的振动

1.6.1 冲击力作用下的瞬态响应

1.6.2 物体在一般力作用下的响应

1.6.3 拉普拉斯变换在求解振动响应上的应用

1.6.4 典型冲击力作用下的响应

1.7 自激振动

1.7.1 系统的稳定性与自激振动的发生条件

1.7.2 自激振动的力学模型

1.7.3 工程上常见的自激振动

第2章 振动控制的原理

2.1 振动控制技术的概要

2.2 隔振技术的原理

2.2.1 隔离机器向基础结构的振动传递（设备隔振）

2.2.2 隔离基础结构向机器的振动传递（设备免振）

2.2.3 考虑到基础结构动特性的隔振问题

2.2.4 常见的隔振元件

2.3 动力吸振器的原理

2.3.1 动力吸振器设计的定点理论

2.3.2 考察

2.3.3 其他形式的吸振器

2.4 振动的主动控制

2.4.1 控制理论的概述

2.4.2 古典控制理论

2.4.3 现代控制理论

2.4.4 单自由度系统的振动主动控制

2.4.5 主动动力吸振器

2.4.6 主动隔振系统

第3章 多自由度系统的振动分析与控制

3.1 多自由度系统的运动方程

3.2 多自由度系统振动的直接解法

3.2.1 稳态频率响应

3.2.2 瞬态时间响应

3.3 多自由度系统的模态分析

3.3.1 概述

3.3.2 特征值与特征向量

3.3.3 模态向量的正交性

3.3.4 模态坐标

3.4 模态法频率响应分析

3.4.1 响应计算

3.4.2 频率响应函数

3.4.3 补偿模态截止误差的剩余向量法

3.5 模态法瞬态时间响应分析

3.6 复模态分析及其应用

3.6.1 复特征值问题

3.6.2 关于复模态与实模态的讨论

3.6.3 求解频率响应的复模态方法

3.7 强制运动激励

3.7.1 大质量法

3.7.2 惯性载荷法

3.7.3 矩阵分割法

3.7.4 最大响应估算法（冲击与响应谱分析方法）

……

第4章 模型的缩减与综合以及实验验证方法

第5章 数值计算方法概要

参考文献

《机械振动的分析与控制以及计算方法》适合从事机械产品设计与开发的工程技术人员和高等院校机械类专业高年级学生以及研究生阅读。

《机械振动实验与分析》讲授机械振动实验与分析，旨在帮助读者在机械工程领域，通过振动实验与分析了解结构的动力学特性，进而修改模型、优化设计，并学会使用振动实验分析的专用软件程序和实验设备。

全书共分6章，主要内容：绪论、振动分析理论基础、振动信号的时问历程测量、振动信号的分析与处理、振动测试分析实验、振动测试分析的工程应用。

《机械振动实验与分析》可供从事机械工程、车辆工程等专业的科技工作者阅读和参考，也可作为高等院校机械工程专业研究生和本科生的教材。

前言

第1章 机械振动基本理论

1.1 单自由度振动系统分析

1.1.1 单自由度系统的自由振动

1.1.2 单自由度系统的受迫振动

1.2 多自由度振动系统分析

1.2.1 多自由度振动系统的运动方程

1.2.2 固有频率、主振型和方程解耦

1.2.3 多自由度系统的受迫振动

1.3 线性振动分析实例

参考文献

第2章 计算模态分析

2.1 引言

2.2 机械结构系统的动态有限元方程

2.2.1 单元的动力学方程

2.2.2 机械结构的动力学方程

2.2.3 机械结构模态分析的基本方程

2.3 机械结构固有特性的求解方法

2.3.1 广义Jacobi法

2.3.2 逆迭代法

2.3.3 Rayleigh商迭代法

2.3.4 Sturm序列对分法

2.3.5 行列式搜索法

2.3.6 子空间迭代法

2.4 机械结构振动响应的求解方法

2.4.1 振动响应的振型叠加法

2.4.2 振动响应的时域积分法

2.5 机械结构计算模态分析实例

参考文献

第3章 实验模态分析

3.1 引言

3.2 频率响应函数与模态参数

3.2.1 实模态分析

3.2.2 复模态分析

3.2.3 实模态系统频率响应函数的留数表示

3.3 实验模态分析的基本过程

3.3.1 结构激振

3.3.2 数字信号采集与处理

3.3.3 频率响应函数估计

3.3.4 模态参数识别

3.4 实验模态分析的算法程序

3.4.1 信号处理的实现

3.4.2 频率响应函数估计的实现

3.4.3 部分模态参数辨识的实现

3.4.4 模态振型拾取的实现

3.5 实验模态分析实例

参考文献

第4章 减振理论与减振设计

4.1 被动隔振的基本原理

4.2 被动消振的基本原理

4.2.1 阻尼消振的原理

4.2.2 动力消振的原理

4.2.3 冲击消振的原理

4.3 主动减振简介

4.4 发动机悬置元件的减振分析

4.4.1 橡胶材料本构关系的确定

4.4.2 橡胶悬置的有限元模型

4.4.3 橡胶悬置的应力分析

4.5 发动机悬置元件的减振优化设计实例

4.5.1 原悬置系统的能量耦合分析

4.5.2 发动机悬置系统的减振优化设计

4.5.3 发动机减振效果的比较分析

参考文献

第5章 机械结构系统的动力修改

5.1 引言

5.2 结构动力修改的灵敏度分析

5.2.1 灵敏度分析的基本原理

5.2.2 结构的复模态灵敏度

5.3 结构动力修改的矩阵摄动迭代法

5.4 机械结构灵敏度分析实例

5.5 转子系统的灵敏度分析实例

5.5.1 无故障转子系统的灵敏度分析

5.5.2 碰摩转子系统的灵敏度分析

参考文献

第6章 非线性振动系统的解析分析

6.1 引言

6.2 单自由度弱非线性自治系统的渐近法

6.3 单自由度非自治非线性系统的渐近法

6.3.1 非共振情况

6.3.2 共振情况

6.3.3 简谐力作用的情况

6.4 多自由度弱非线性系统的渐近法

6.5 慢变参数非线性振动系统的渐近法

6.5.1 慢变参数非线性自治系统

6.5.2 慢变参数非线性非自治系统

6.6 非线性振动系统的解析分析实例

参考文献

第7章 非线性振动系统的周期运动及其稳定性

7.1 引言

7.2 非线性振动系统周期运动的求解方法

7.2.1 求解周期运动的Newton迭代法

7.2.2 确定Newton迭代初始值的延拓法

7.3 非线性振动系统周期运动的Floquet稳定性理论

7.3.1 Floquet稳定性理论简介

7.3.2 数值算例

7.4 碰摩转子系统的周期运动稳定性分析实例

7.4.1 碰摩转子系统运动微分方程的建立

7.4.2 周期运动的稳定性分析方法

7.4.3 分析结果

参考文献

第8章 分岔与混沌

8.1 概述

8.2 分岔理论

8.2.1 分岔的基本概念

8.2.2 一维系统平衡点的静态分岔

8.2.3 高维系统平衡点的静态分岔

8.2.4 平衡点的动态分岔

8.3 含滞回环节的非线性振动系统的分岔分析实例

8.4 混沌理论

8.4.1 混沌的Li-Yorke定义

8.4.2 混沌分析的定性方法

8.5 几个经典的混沌系统实例

参考文献

第9章 非线性参数估计

9.1 Lyapunov指数

9.2 分形维数

9.3 非线性预测

9.4 代替数据法

9.5 近似熵

9.6 复杂度

参考文献2100433B

本书针对典型机械结构和设备所对应的机械振动系统，详细介绍了进行动态分析与动态设计所需要的主要理论与方法。包括经典振动与模态分析理论、减振理论与动力修改方法、非线性振动以及非线性系统的现代分析方法等方面的内容。首先介绍了机械振动的基本原理、机械结构计算模态和实验模态分析方法，其次分别叙述了机械系统减振理论及减振设计、机械结构动力修改的原理与方法，最后分别介绍了非线性振动的经典解析理论和非线性振动周期运动稳定性理论，以及分岔与混沌、非线性参数估计等现代非线性理论和方法的有关内容。本书还给出了多个实例，附有必要的计算程序。