振動與振動力學(xué)

在自然界、工程技術(shù)、日常生活和社會生活中，普遍存在著物體的往復(fù)運動或狀態(tài)的循環(huán)變化，這類現(xiàn)象稱為振蕩。例如大海的波濤起伏、花的日開夜閉、鐘擺的擺動、心臟的跳動、經(jīng)濟發(fā)展的高漲和蕭條等，形形色色的現(xiàn)象都具有明顯的振蕩特性。振動是一種特殊的振蕩，即平衡位置附近微小或有限的振蕩，工程技術(shù)所涉及的機械和結(jié)構(gòu)的振動，稱作機械振動。

在許多情況下，機械振動被認(rèn)為是消極因素。例如，振動會影響精密儀器的性能，降低加工精度和光潔度，加劇構(gòu)件疲勞和磨損，縮短機器和結(jié)構(gòu)物的使用壽命，甚至引起結(jié)構(gòu)的破壞。

各個不同領(lǐng)域中的振動現(xiàn)象雖然各具特色，但有著共同的客觀規(guī)律。因此有可能建立統(tǒng)一的理論來進行研究。振動力學(xué)就是這樣一門力學(xué)分支學(xué)科。在統(tǒng)一的力學(xué)模型基礎(chǔ)上，振動力學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)分析、實驗量測和數(shù)值計算等方法，探討各種振動現(xiàn)象的機理，闡明振動的基本規(guī)律，從而為解決實踐中可能產(chǎn)生的振動問題提供理論依據(jù)。

振動問題所涉及的內(nèi)容可用系統(tǒng)、激勵和響應(yīng)來概括。機械部件、工程結(jié)構(gòu)等研究的對象稱為振動系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。構(gòu)成系統(tǒng)的基本要素是慣性元件和彈性元件，即質(zhì)量和彈簧，實際工程系統(tǒng)中還有阻尼元件。質(zhì)量儲存的動能和彈簧儲存的勢能在振動過程中互相轉(zhuǎn)換，阻尼則消耗系統(tǒng)的能量。初始干擾、強迫力等，外界對于系統(tǒng)的作用統(tǒng)稱為激勵。系統(tǒng)在激勵作用下產(chǎn)生的運動，稱為系統(tǒng)的響應(yīng)。通?？蓪⒄駝訂栴}分為三類：

振動分析：激勵和系統(tǒng)特性求系統(tǒng)的響應(yīng)。為機械強度或剛度計算提供依據(jù)。

系統(tǒng)識別：激勵和響應(yīng)求系統(tǒng)的特性參數(shù)。這類問題也可稱為系統(tǒng)設(shè)計，即在一定的激勵條件下確定系統(tǒng)參數(shù)，使響應(yīng)滿足指定的條件。

振動環(huán)境預(yù)測：系統(tǒng)特性和響應(yīng)求激勵，即判別系統(tǒng)的環(huán)境特性。

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