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第一章振动理论基础1

第一节振动的运动学1

一、振动的定义1

二、简谐振动2

三、同一方向上简谐振动的合成4

1．两个频率相等5

2．两个频率不相等，频率比值ω1/ω2为一个有理数6

3．两个频率不相等，频率差是一个小值6

四、互相垂直的简谐振动的合成8

1．频率相同，互相垂直的简谐振动的合成8

2．频率不相同，互相垂直的简谐振动的合成11

五、周期振动的分解12

第二节一个自由度系统的振动14

一、自由振动14

1．弹簧-质量系统14

2．弹簧-质量垂直系统的固有频率18

3．多弹簧-质量系统的固有频率19

4．电感-电容电路的固有频率21

5．声振动系统22

二、阻尼自由振动23

1．欠阻尼情况（n〈p）25

2．临界阻尼情况（n=p）29

3．过阻尼情况（n>p）30

三、简谐力作用下的强迫振动31

1．运动方程及其解32

2．稳态强迫振动34

3．稳态强迫振动的速度40

4．稳态强迫振动的加速度41

5．相频特性43

四、机械阻抗44

1．机械阻抗的定义45

2．阻尼、弹簧、质量的机械阻抗48

3．几种典型的机械系统的机械阻抗52

第三节两个自由度系统的振动55

一、自由振动55

1．运动方程及其解55

2．频率方程57

3．固有频率58

4．固有振型61

5．运动方程的通解63

二、简谐力作用下的强迫振动64

1．运动方程及其解64

2．幅频特性68

第二章随机振动71

第一节随机振动的特性71

一、概率、概率分布、概率密度72

二、高斯（Gauss）分布（又称正态分布）77

三、平均值、均方值、统计有效值78

四、各态历经83

五、功率谱密度85

1、频谱分析86

2、功率谱密度90

六、相关函数95

1．自相关函数96

2．自相关函数与功率谱密度的关系99

3．互相关函数和互功率谱密度103

第二节线性系统的随机振动104

一、频率响应法104

1．频率响应函数104

2．频率响应函数与动力放大系数、机械阻抗的关系105

3．频率响应法105

二、脉冲响应法107

1．脉冲响应函数107

2．脉冲响应法109

三、频率响应函数与脉冲响应函数的关系111

四、线性系统的响应112

1．响应的平均值E 〔x（t）〕113

2．响应的自相关函数114

3．响应的功率谱密度Sx（ω）114

4．响应的均方值E（x2）115

5．激励和响应的互相关函数Rfx（ι）及互功率谱密度Sfx（ω）116

五、弹簧-质量系统的响应117

第三章机械式振动台122

第一节 振动台和激振器122

第二节偏心式机械振动台122

一、工作原理122

二、幅频特性123

1．空载或刚性负载123

2．弹性负载125

三、主要特性129

1．负载129

2．振动频率129

3．振幅及失真129

第三节偏心-弹簧式机械振动台131

一、工作原理131

二、幅频特性132

1．空载或刚性负载132

2．弹性负载135

三、主要特性140

1．负载140

2．振动频率140

3．振幅及失真141

第四节离心式机械振动台141

一、工作原理141

二、幅频特性143

1．空载或刚性负载143

2．弹性负载145

三、主要特性149

1．负载149

2．振动频率149

3．振幅及失真150

第五节机械式振动台的优缺点151

第四章电动振动台152

第一节 优缺点及种类152

第二节 工作原理152

第三节幅频特性154

一、定电流下空载或刚性负载154

1．方程及电动力154

2．位移、速度及加速度156

3．输出机械阻抗159

二、定电流下弹性负载161

1．倒挂弹性负载161

2．纯弹性负载161

3．弹性负载162

4．输出机械阻抗167

三、定电压下空载或刚性负载169

1．方程169

2．位移、速度及加速度171

3．输出机械阻抗及等效阻抗（输入阻抗）175

四、定电压下弹性负载180

1．例挂弹性负载180

2．纯弹性负载181

3．弹性负载181

4．输出机械阻抗186

5．等效阻抗187

第四节主要特性190

一、电动力190

1．提高力常数190

2．增大电流192

3．多点激振193

二、振幅194

1．减小对悬挂弹簧的静作用力194

2．机电反馈196

三、频率197

1．悬挂弹簧197

2．动圈198

3．高输出阻抗的功率放大器198

4．外接电容199

5．短路环199

四、失真200

1．磁场201

2．动圈反应201

3．悬挂系统202

4．振动系统203

五、横向振动及转动振动203

六、激振力与功率、重量的关系206

第五节随机振动207

一、电动力的统计值207

二、给定电流功率谱密度时的响应208

1．空载时的频率响应函数及功率谱密度208

2．空载时的均方值212

3．刚性负载、倒挂弹性负载及纯弹性负载时的响应219

4．弹性负载时的响应219

三、给定电压功率谱密度时的响应222

1．空载时的频率响应函数及功率谱密度222

2．空载时的均方值225

3．刚性负载、倒挂弹性负载及纯弹性负载时的响应233

4．弹性负载时的响应233

四、随机电动振动台的适用性236

第五章电液振动台238

第一节 优缺点238

第二节 工作原理239

第三节幅频特性242

一、空载或刚性负载242

1．方程242

2．定电压时一级阀阀芯的位移249

3．定电流时一级阀阀芯的位移251

4．二级阀阀芯的位移252

5．台面的位移256

6．定电压时台面的幅频特性258

7．定电压时的激振力262

8．定电流时台面的幅频特性263

9．定电流时的激振力265

二、纯弹性负载266

1．台面位移266

2．定电压时的幅频特性268

3．定电流时的幅频特性271

三、倒挂弹性负载271

第四节极限特性271

第五节压力和流量的确定273

一、刚性负载273

二、纯弹性负载275

第六节随机振动276

一、激振力的统计值276

二、给定电流功率谱密度时的响应277

1．频率响应函数277

2．台面运动量的功率谱密度及均方值278

3．激振力的功率谱密度及均方值279

三、给定电压功率谱密度时的响应280

1．频率响应函数280

2．台面运动量的功率谱密度及均方值280

3．激振力的功率谱密度及均方值281

第七节其他型式的电液振动台282

一、喷嘴-挡板式电液振动台282

二、电场阀激振器284

第六章激振器285

第一节电磁激振器285

一、优缺点285

二、工作原理286

三、电磁激振力287

四、感应电势290

五、幅频特性及随机振动291

六、主要特性293

1．非接触式293

2．电磁力293

3．电磁力的统计有效值298

4．频率300

5．振幅300

6．失真300

7．软铁（或铁质试件）振动的不均匀性302

第二节气体激振器302

一、圆盘调制式工作原理303

二、圆筒调制式工作原理304

第三节 压电激振器304

第四节 磁致伸缩激振器306

第七章振动试验及数据处理307

第一节环境振动试验标准307

一、试验种类308

二、试验方法308

三、试验轴向308

四、试验时间或次数308

五、试验控制和控制误差309

第二节周期性振动试验309

一、定频试验309

二、共振试验310

三、正弦扫描试验311

1．线性扫描311

2．对数扫描311

第三节随机振动试验316

一、宽带随机试验317

二、窄带随机试验321

三、数控随机试验323

第四节振动试验夹具325

一、夹具的设计326

二、夹具的形式327

1．转接板327

2．立方体夹具327

3．L形和T形夹具327

4．半球形和锥形夹具328

5．油膜水平滑台328

三、夹具的制造329

1．螺接夹具330

2．铸造夹具330

3．焊接夹具330

4．粘结夹具330

5．环氧树脂成形夹具330

第五节随机试验数据的处理330

一、随机振动的测量和分析方法331

二、随机数据处理的一般过程332

1．数据准备332

2．数据性质的检验336

3．数据分析340

三、模拟量处理方法340

1．平均值和均方值341

2．概率密度343

3．自相关函数345

4．功率谱密度346

5．联合概率密度348

6．互相关函数349

7．互功率谱密度349

四、数字量处理分析方法350

1．平均值350

2．概率密度350

3．自相关函数351

4．功率谱密度352

5．联合概率密度352

6．互相关函数352

7．互功率谱密度353

第六节加速试验353

一、正弦定频等效355

二、正弦扫描等效356

三、随机激励等效357

四、不同试验类型的等效357

1．正弦定频与正弦对数扫描之间的等效关系358

2．正弦定频与宽带随机之间的等效关系361

3．正弦对数扫描与宽带随机之间的等效关系361

第七节振动特性测试361

一、传感器灵敏度的测量361

1．绝对法363

2．比较法364

3．互易法365

二、固有频率的测定366

1．自由振动法366

2．共振法367

3．幅频特性法372

三、阻尼系数的测定372

四、固有振型的测定372

五、材料弹性模量的测定373

1．横向激振方式373

2．纵向激振方式374

附录一简单弹性元件的刚度375

附录二部分国产机械振动台型号及主要技术指标378

附录三部分国产电液振动台型号及主要技术指标379

附录四部分国产电动振动台型号及主要技术指标380

附录五部分国产电动激振器型号及主要技术指标381

附录六部分国外电动振动台型号及主要技术指标382

参考文献392