船體振動(dòng)緒論課件

1、1教材：姚熊亮姚熊亮主講：董董 科科 船體振動(dòng)基礎(chǔ)船體振動(dòng)基礎(chǔ) 返回總目錄船體振動(dòng)船體振動(dòng) 緒緒 論論Hull Vibration 返回首頁(yè)船體振動(dòng)船體振動(dòng)H u l l V i b r a t I o n 0.1 振動(dòng)振動(dòng)的定義和分類的定義和分類0.2 船體振動(dòng)學(xué)的研究?jī)?nèi)容船體振動(dòng)學(xué)的研究?jī)?nèi)容 返回首頁(yè)H u l l V i b r a t I o n 船體振動(dòng)船體振動(dòng) 返回首頁(yè)船體振動(dòng)船體振動(dòng)H u l l V i b r a t I o n 返回首頁(yè)船體振動(dòng)船體振動(dòng)H u l l V i b r a t I o n 返回首頁(yè)H u l l V i b r a t I o n )sin(0

2、eqeqtFkm 0 kyym 返回首頁(yè)H u l l V i b r a t I o n 返回首頁(yè)線性振動(dòng)線性振動(dòng)：相應(yīng)的系統(tǒng)稱為：相應(yīng)的系統(tǒng)稱為線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)。 線性振動(dòng)的一個(gè)重要特性是線性疊加原理成立。線性振動(dòng)的一個(gè)重要特性是線性疊加原理成立。非線性振動(dòng)非線性振動(dòng)：相應(yīng)的系統(tǒng)稱為：相應(yīng)的系統(tǒng)稱為非線性系統(tǒng)非線性系統(tǒng)。 非線性振動(dòng)的疊加原理不成立。非線性振動(dòng)的疊加原理不成立。 H u l l V i b r a t I o n 返回首頁(yè)H u l l V i b r a t I o n 返回首頁(yè)H u l l V i b r a t I o n4按按振振動(dòng)動(dòng)的的規(guī)規(guī)律律非簡(jiǎn)諧振動(dòng)非簡(jiǎn)諧振

3、動(dòng)瞬態(tài)振動(dòng)瞬態(tài)振動(dòng)隨機(jī)振動(dòng)隨機(jī)振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng) 返回首頁(yè)2 2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng)定義：簡(jiǎn)諧振動(dòng)定義： 物體所受的力跟位移大小成正比，物體所受的力跟位移大小成正比，并且總是指向平衡位置的力作用下的并且總是指向平衡位置的力作用下的振動(dòng)，叫做振動(dòng)，叫做 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。H u l l V i b r a t I o n 返回首頁(yè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：1 1、回復(fù)力與位移成正比而方向相、回復(fù)力與位移成正比而方向相反，總是指向平衡位置。反，總是指向平衡位置。2 2、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化的運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化的運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)過(guò)程中無(wú)阻力，所以振動(dòng)振動(dòng)過(guò)程中無(wú)阻力，所以振動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械能

4、守恒。系統(tǒng)機(jī)械能守恒。 3、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種非勻變速運(yùn)動(dòng)。、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種非勻變速運(yùn)動(dòng)。H u l l V i b r a t I o n2 2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng) 返回首頁(yè)1. 用正弦函數(shù)表示簡(jiǎn)諧振動(dòng)用正弦函數(shù)表示簡(jiǎn)諧振動(dòng)用時(shí)間t的正弦（或余弦）函數(shù)表示的簡(jiǎn)諧振動(dòng)。其一般表達(dá)式為xAtsin21,21TffT一次振動(dòng)循環(huán)所需的時(shí)間T 稱為周期；單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)循環(huán)的次數(shù) f 稱為頻率。周期T的單位為秒（s），頻率f的單位為赫茲（Hz），圓頻率 的單位為弧度/秒（rad/s）。振幅圓頻率初相位H u l l V i b r a t I o n2 2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng) 返回首頁(yè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的表示簡(jiǎn)諧振動(dòng)的

5、表示圖描述了用正弦函數(shù)表示的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，它可看成是該圖中左圖描述了用正弦函數(shù)表示的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，它可看成是該圖中左邊半徑為邊半徑為A的圓上一點(diǎn)作等角速度的圓上一點(diǎn)作等角速度 的運(yùn)動(dòng)時(shí)在的運(yùn)動(dòng)時(shí)在x軸上的投影。軸上的投影。)2sin()cos(tAtAx )sin()sin(22tAtAx 如果視如果視x為位移，則簡(jiǎn)諧振動(dòng)的速度和加速度就是位移表達(dá)為位移，則簡(jiǎn)諧振動(dòng)的速度和加速度就是位移表達(dá)式關(guān)于時(shí)間式關(guān)于時(shí)間t的一階和二階導(dǎo)數(shù)，即的一階和二階導(dǎo)數(shù)，即H u l l V i b r a t I o n2 2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng) 返回首頁(yè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的表示簡(jiǎn)諧振動(dòng)的表示可見(jiàn)，若位移為簡(jiǎn)諧函數(shù)，其速度和加速度也

6、是簡(jiǎn)諧函數(shù)，具可見(jiàn)，若位移為簡(jiǎn)諧函數(shù)，其速度和加速度也是簡(jiǎn)諧函數(shù)，具有相同的頻率。有相同的頻率。在相位上，速度和加速度分別超前位移在相位上，速度和加速度分別超前位移 和和 。2 xx 2重要特征重要特征: :簡(jiǎn)諧振動(dòng)的加速度大小與位移成正比，但方向總是簡(jiǎn)諧振動(dòng)的加速度大小與位移成正比，但方向總是與位移相反，始終指向平衡位置。與位移相反，始終指向平衡位置?？傻玫郊铀俣扰c位移有如下關(guān)系可得到加速度與位移有如下關(guān)系H u l l V i b r a t I o n2 2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng) 返回首頁(yè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的表示簡(jiǎn)諧振動(dòng)的表示旋轉(zhuǎn)矢量OM 的模為振幅A，角速度為圓頻率 ，任一瞬時(shí)OM 在縱軸上的投影O

7、N 即為簡(jiǎn)諧振動(dòng)表達(dá)式2. 用旋轉(zhuǎn)矢量表示簡(jiǎn)諧振動(dòng)用旋轉(zhuǎn)矢量表示簡(jiǎn)諧振動(dòng)H u l l V i b r a t I o n2 2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng) 返回首頁(yè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的表示簡(jiǎn)諧振動(dòng)的表示記 , 復(fù)數(shù)1j)sin(j)cos(e)j(tAtAAzt復(fù)數(shù)Z的實(shí)部和虛部可分別表示為)sin()(I)cos()(RmetAztAz簡(jiǎn)諧振動(dòng)的位移x與它的復(fù)數(shù)表示z的關(guān)系可寫為)(Imzx 3. 用復(fù)數(shù)表示簡(jiǎn)諧振動(dòng)用復(fù)數(shù)表示簡(jiǎn)諧振動(dòng)H u l l V i b r a t I o n2 2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng) 返回首頁(yè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的表示簡(jiǎn)諧振動(dòng)的表示由于2jejje1用復(fù)數(shù)表示的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的速度加速度為 eIejI)

8、2j(m)j(mttAAx eIeI)j(2m)j(2mttAAx 也可寫成ttAAZjjjeee是一復(fù)數(shù)，稱為復(fù)振幅。它包含了振動(dòng)的振幅和相角兩個(gè)信息。用復(fù)指數(shù)形式描述簡(jiǎn)諧振動(dòng)將給運(yùn)算帶來(lái)很多方便。 jeAAH u l l V i b r a t I o n2 2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng) 返回首頁(yè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成 1. 兩個(gè)同頻率振動(dòng)的合成兩個(gè)同頻率振動(dòng)的合成有兩個(gè)同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)xAt111sin()xAt222sin()由于A1 、A2的角速度相等，旋轉(zhuǎn)時(shí)它們之間的夾角( )保持不變，合矢量A也必然以相同的角速度 作勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 12H u l l V i b r a t I o n2

9、 2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng) 返回首頁(yè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成 由矢量的投影定理 xAtAtAt1122sin()sin()sin()coscossinsinarctan()coscos()sinsin(221122112221122211AAAAAAAAAA =A1 +A2即兩個(gè)同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)合成的結(jié)果仍然是簡(jiǎn)諧振動(dòng)，其角頻率與原來(lái)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的相同，其振幅和初相角用上式確定。 H u l l V i b r a t I o n2 2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng)2122nm 返回首頁(yè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成 2、兩個(gè)不同頻率振動(dòng)的合成、兩個(gè)不同頻率振動(dòng)的合成有兩個(gè)不同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)xAt111sinxA

10、t222sin12mn有理數(shù)TmTnT12T1T2H u l l V i b r a t I o n2 2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng) 返回首頁(yè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成 xxx12)()()(21TtxTtxTtx當(dāng)頻率比為有理數(shù)時(shí)，合成為周期振動(dòng)，但不是簡(jiǎn)諧振動(dòng)，合成振動(dòng)的周期是兩個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)周期的最小公倍數(shù)。 合成的周期若 與 之比是無(wú)理數(shù)，則無(wú)這樣一個(gè)周期。其合成振動(dòng)是非周期的。 12)()()(21txtxtx)()(2211nTtxmTtxH u l l V i b r a t I o n2 2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng) 返回首頁(yè) 3 3 船體振動(dòng)學(xué)的研究?jī)?nèi)容船體振動(dòng)學(xué)的研究?jī)?nèi)容H u l l V i b r a t I o n1 引起船體振動(dòng)的原因引起船體振動(dòng)的原因 （激振力）（激振力）螺旋槳激振力螺旋槳激振力主機(jī)激振力主機(jī)激振力流體激振力流體激振力 返回首頁(yè)2 船體結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性及其響應(yīng)船體結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性及其響應(yīng)頻率和振型頻率和振型避免共振避免共振位移、速度和加速度響