机械动力学基础考试题答案
6、自由度有阻尼系统的强迫振动,振幅最大发生在外激励频率与系统圆频率相等时。(错)
7、F0、 、m、c、k为已知实数且都不等于0的条件下,t为时间变量,运动微分方程 中的响应为单自由度有阻尼系统的自由振动。(错)
8、多自由度线性系统的固有振型之间一定存在着关于质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵的正交性。(错)
主要特性参数有:质量、刚度、阻尼。
(2)机械振动学研究的主要内容是什么?
主要研究外界激励(输入)、振动系统、响应(输出)三者之间的关系。
(3)试用数值说明阻尼对该振动系统的影响。
解:一方面使系统振动的周期略有增大,频率略有降低,即
另一方面使系统振动的振幅按几何级数衰减。
(4)什么是共振?在工程实际中机械系统共振时的突出表现是什么?
一、判断题
1、通常来说,线性振动系统的自由度数和固有频率数是相等的。(对)
2、振动系统的质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵与选取的广义坐标无关。(错)
3、单自由度弹簧振子在光滑水平面和铅垂平面做自由振动时,振动周期不相等。(错)
4、小阻尼单自由度系统的自由振动称为衰减振动。(对)
5、加大阻尼一定可以有效隔振ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ(错)
9、无阻尼振动系统的固有频率与系统的质量、弹簧刚度和所受外激励有关。(错)
10、对于能量无耗散的单自由度线性振动系统,在自由振动时系统的机械能守恒,采用能量法可直接得出系统的固有频率与运动微分方程。(对)
二、简答题
(1)简述机械振动的概念,并列出振动系统的主要特性参数有哪些?
所谓机械振动,是指物体(或物体系)在平衡位置(或平均位置)附近作来回往复的运动。
答:通常把激励频率与系统固有频率相等时称为共振。
机械振动系统的振幅显著增大。
三、解应用杜哈美积分,分别计算 及 两个区间的响应。
当 时,计算系统的响应
当 时,大于 的部分,被积分函数为零,所以
四、
解:
(1)系统振动微分方程为:
其中: 质量矩阵 (2分)
刚度矩阵 (2分)
(2)特征矩阵为:
(2分)
展开得: (1分)
解特征方程,求得固有频率
(2分)
将求得的固有频率,代入
解得:
主振型为
(2分)
(4)绘制振型图
(2分)
(2分)
五、
解:
特征方程为
固有频率为
第一阶固有阵型为:
第二阶固有阵型为:
第三阶固有阵型为:
正则化的固有阵型为: , , 。
正则阵型矩阵 。(5分)
正则激励:
第一个正则方程为 ,即 ,利用单自由度系统在正弦激励作用下的响应公式有: 。
同理有 , 。(5分)
则原始坐标下的稳态响应为:
(5分)