振動(dòng)理論與工程應(yīng)用

第1篇振動(dòng)基礎(chǔ)
第1章單自由度線性系統(tǒng)的自由振動(dòng)3
1.1單自由度線性系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程3
1.2無阻尼系統(tǒng)的自由振動(dòng)7
1.3確定固有頻率的能量法10
1.4計(jì)算等效質(zhì)量、等效剛度的能量法13
1.5有阻尼系統(tǒng)的自由振動(dòng)17
1.5.1臨界阻尼情況18
1.5.2過阻尼情況20
1.5.3小阻尼情況23
第2章單自由度線性系統(tǒng)諧波和周期激勵(lì)下的強(qiáng)迫振動(dòng)30
2.1無阻尼系統(tǒng)諧波激勵(lì)下的強(qiáng)迫振動(dòng)30
2.2有阻尼系統(tǒng)諧波激勵(lì)下的強(qiáng)迫振動(dòng)36
2.3基礎(chǔ)諧波運(yùn)動(dòng)激勵(lì)下的強(qiáng)迫振動(dòng)42
2.4不平衡轉(zhuǎn)子激勵(lì)的強(qiáng)迫振動(dòng)47
2.5強(qiáng)迫振動(dòng)理論在工程中的應(yīng)用51
2.5.1示壓計(jì)51
2.5.2結(jié)構(gòu)物固有頻率的測定51
2.5.3測振儀51
2.5.4隔振56
2.6轉(zhuǎn)軸的橫向強(qiáng)迫振動(dòng)63
2.7諧波激勵(lì)下的能量平衡67
2.8諧波激勵(lì)下的等效阻尼68
2.9周期激勵(lì)下的強(qiáng)迫振動(dòng)73
2.10振動(dòng)能量收集80
第3章單自由度線性系統(tǒng)非周期激勵(lì)下的強(qiáng)迫振動(dòng)86
3.1非周期激勵(lì)下的強(qiáng)迫振動(dòng)——卷積積分法86
3.2基礎(chǔ)非周期運(yùn)動(dòng)激勵(lì)下的強(qiáng)迫振動(dòng)93
3.3響應(yīng)譜95
3.4響應(yīng)的數(shù)值解法99
3.5非周期激勵(lì)下的強(qiáng)迫振動(dòng)——拉普拉斯變換法105
3.6瞬態(tài)忡擊激勵(lì)下的振動(dòng)隔離112
第4章兩自由度系統(tǒng)的振動(dòng)117
4.1兩自由度振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程117
4.2無阻尼兩自由度系統(tǒng)的自由振動(dòng)120
4.3拍擊現(xiàn)象126
4.4無阻尼兩自由度系統(tǒng)諧波激勵(lì)下的強(qiáng)迫振動(dòng)130
4.5無阻尼吸振器132
4.6有阻尼兩自由度系統(tǒng)諧波激勵(lì)下的強(qiáng)迫振動(dòng)、有阻尼吸振器139
第5章多自由度系統(tǒng)的振動(dòng)144
5.1多自由度振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程144
5.2推導(dǎo)運(yùn)動(dòng)方程的剛度法和柔度法149
5.3多自由度系統(tǒng)的自由振動(dòng)153
5.4主振型(特征矢量)的正交性158
5.5等固有頻率的情形161
5.6主振型矩陣和主坐標(biāo)變換164
5.7固有頻率隨系統(tǒng)參數(shù)的變化167
5.8約束的增加對(duì)固有頻率的影響169
5.9無阻尼多自由度系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)174
5.10有阻尼多自由度系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)179
第6章多自由度系統(tǒng)固有頻率及主振型的近似解法185
6.1瑞利能量法185
6.2鄧克利法(跡法)192
6.3矩陣迭代法194
6.4高階頻率與振型198
6.5瑞利–李茲法202
6.6傳遞矩陣法206
6.6.1質(zhì)量–彈簧系統(tǒng)的傳遞矩陣解法207
6.6.2扭振系統(tǒng)209
6.6.3梁的橫向振動(dòng)211
第7章連續(xù)系統(tǒng)的振動(dòng)215
7.15的橫向振動(dòng)215
7.2桿的縱向振動(dòng)221
7.2.1桿的縱向自由振動(dòng)221
7.2.2桿的縱向強(qiáng)迫振動(dòng)229
7.3軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)233
7.4梁的彎曲振動(dòng)235
7.4.1梁的自由彎曲振動(dòng)235
7.4.2幾種支撐情況下梁的振型函數(shù)和固有頻率237
7.4.3振型函數(shù)的正交性244
7.4.4梁對(duì)初始激勵(lì)的響應(yīng)246
7.4.5梁的強(qiáng)迫彎曲振動(dòng)247
7.5固有頻率的近似解法250
7.5.1瑞利法250
7.5.2李茲法253
參考文獻(xiàn)255
第2篇船舶機(jī)械振動(dòng)與控制
第8章船舶振動(dòng)噪聲控制概論259
8.1基本概念259
8.2分貝運(yùn)算261
8.2.1相干信號(hào)的加減法261
8.2.2非相干信號(hào)的加法261
8.2.3非相干聲源的減法263
8.3船舶水下噪聲能量概念及聲轉(zhuǎn)換效率264
8.4水下噪聲的表現(xiàn)形式266
8.5船舶振動(dòng)噪聲控制的基本原則266
8.6船舶振動(dòng)噪聲控制研究頻率范圍的確定267
8.7船舶振動(dòng)噪聲分析頻段劃分269
8.7.1頻段劃分原則269
8.7.2低頻270
8.7.3中頻270
8.7.4高頻270
8.8船舶聲學(xué)設(shè)計(jì)計(jì)算方法的選擇271
8.9船舶聲學(xué)設(shè)計(jì)271
8.9.1從聲學(xué)角度出發(fā)選擇最佳的船舶體系架構(gòu)271
8.9.2船舶結(jié)構(gòu)聲學(xué)設(shè)計(jì)272
8.9.3系統(tǒng)、船舶機(jī)械降噪設(shè)計(jì)272
8.10船舶聲學(xué)性能評(píng)估273
參考文獻(xiàn)273
第9章船舶振動(dòng)噪聲源275
9.1船舶噪聲特征275
9.2流體動(dòng)力聲源機(jī)理278
9.3螺旋槳激勵(lì)280
9.3.1螺旋槳失衡力280
9.3.2螺旋槳葉頻力281
9.3.3螺旋槳表面力283
9.3.4螺旋槳噪聲283
9.4海水拍擊284
9.5流激勵(lì)全腔共振284
9.6流激勵(lì)舵顫振286
9.7機(jī)械振動(dòng)激勵(lì)源288
9.7.1旋轉(zhuǎn)不平衡288
9.7.2軸及軸承對(duì)旋轉(zhuǎn)不平衡的影響293
9.7.3部件碰撞294
9.7.4往復(fù)不平衡296
9.7.5活塞拍擊297
9.7.6流體激勵(lì)305
9.7.7電磁激勵(lì)311
9.8常見船用機(jī)械噪聲源313
9.8.1聲源表述313
9.8.2推進(jìn)汽輪機(jī)聲源級(jí)313
9.8.3減速齒輪聲源級(jí)314
9.8.4船用汽輪發(fā)電機(jī)聲源級(jí)314
9.8.5泵聲源級(jí)315
9.8.6發(fā)電機(jī)聲源級(jí)315
9.8.7電機(jī)聲源級(jí)316
9.9聲源運(yùn)動(dòng)316
9.9.1多普勒頻移317
9.9.2平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)對(duì)聲級(jí)的影響317
9.9.3周期運(yùn)動(dòng)317
參考文獻(xiàn)318
第10章船體振動(dòng)及其控制319
10.1船體振動(dòng)分析概論319
10.1.1引言319
10.1.2基礎(chǔ)梁理論319
10.1.3船體振動(dòng)分析方法323
10.1.4附加質(zhì)量效應(yīng)338
10.1.5局部效應(yīng)339
10.1.6淺水效應(yīng)339
10.1.7急機(jī)動(dòng)339
10.1.8吃水條件340
10.2局部撓性對(duì)船體振動(dòng)的影響340
10.2.1“簧上質(zhì)量”340
10.2.2局部彈性結(jié)構(gòu)340
10.2.3彈性安裝設(shè)備341
10.3船體振動(dòng)阻尼344
10.3.1概述344
10.3.2船體阻尼分析345
10.3.3測定船體阻尼的方法346
10.3.4升力面的阻尼作用347
10.3.5船體結(jié)構(gòu)的耗散性能347
10.4船體振動(dòng)控制348
10.4.1船體設(shè)計(jì)一般要求348
10.4.2降低螺旋槳激勵(lì)力351
10.4.3避免船體共振352
10.4.4避免局部共振353
10.4.5平衡355
10.5防振裝置359
10.5.1概述359
10.5.2動(dòng)力吸振器360
10.5.3可調(diào)旋轉(zhuǎn)偏心質(zhì)量367
10.5.4同步設(shè)計(jì)368
參考文獻(xiàn)369
第11章船舶推進(jìn)軸系振動(dòng)及其控制371
11.1引言371
11.2扭轉(zhuǎn)振動(dòng)371
11.2.1概述371
11.2.2固有頻率分析372
11.2.3扭轉(zhuǎn)振動(dòng)阻尼379
11.2.4振幅估算382
11.2.5扭轉(zhuǎn)振動(dòng)與尾流形式對(duì)推進(jìn)性能的影響384
11.2.6扭轉(zhuǎn)振動(dòng)控制386
11.3縱向振動(dòng)388
11.3.1概述388
11.3.2縱向振動(dòng)分析方法389
11.3.3縱向振動(dòng)分析參數(shù)估計(jì)404
11.3.4縱向振動(dòng)阻尼410
11.3.5共振幅值計(jì)算411
11.3.6推力軸承位置對(duì)縱向振動(dòng)的影響412
11.3.7縱向振動(dòng)控制412
11.4回旋振動(dòng)413
11.4.1概述413
11.4.2回旋振動(dòng)分析414
11.4.3回旋振動(dòng)影響因素419
11.4.4回旋振動(dòng)控制422
參考文獻(xiàn)423
第12章船舶結(jié)構(gòu)振動(dòng)與聲輻射425
12.1引言425
12.2典型船舶結(jié)構(gòu)及其構(gòu)成425
12.3船舶結(jié)構(gòu)中的波427
12.3.1概述427
12.3.2桿內(nèi)彈性波431
12.3.3板內(nèi)彈性波433
12.3.4圓柱殼體中的彈性波434
12.3.5無限結(jié)構(gòu)中的彈性波435
12.3.6有限結(jié)構(gòu)中的彈性波436
12.4船舶結(jié)構(gòu)機(jī)械阻抗446
12.4.1基本概念446
12.4.2集總元件及其組合單元的阻抗及導(dǎo)納449
12.4.3船舶基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)單元的機(jī)械阻抗451
12.4.4船舶復(fù)合結(jié)構(gòu)的機(jī)械阻抗458
12.5船舶結(jié)構(gòu)振動(dòng)傳播464
12.5.1概述464
12.5.2均質(zhì)結(jié)構(gòu)中振動(dòng)的傳播464
12.5.3具有加強(qiáng)筋的周期結(jié)構(gòu)的波動(dòng)性質(zhì)465
12.5.4非均質(zhì)結(jié)構(gòu)中振動(dòng)的傳播468
12.5.5非均質(zhì)結(jié)構(gòu)中的波型變換471
12.5.6聲振吸收472
12.5.7船舶連接結(jié)構(gòu)透射效率和藕合損耗因子的估測473
12.5.8典型船舶結(jié)構(gòu)的傳遞函數(shù)486
12.6船舶結(jié)構(gòu)聲輻射489
12.6.1表征聲輻射的參數(shù)489
12.6.2吻合頻率491
12.6.3流體負(fù)載的影響493
12.6.4不同激勵(lì)條件下無限板聲輻射497
12.6.5有限板聲輻射499
12.6.6板的聲輻射傳遞函數(shù)分析503
12.7全氣噪聲向結(jié)構(gòu)噪聲的傳遞504
參考文獻(xiàn)505
第13章船舶結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制506
13.1選擇聲學(xué)特性適宜的船舶結(jié)構(gòu)506
13.2抗彎剛度對(duì)結(jié)構(gòu)聲學(xué)特性的影響511
13.3船體結(jié)構(gòu)聲學(xué)設(shè)計(jì)513
13.4船用機(jī)械安裝基座聲學(xué)設(shè)計(jì)514
13.5船舶結(jié)構(gòu)共振頻率與激勵(lì)頻率的分離516
13.6船舶結(jié)構(gòu)中的反共振現(xiàn)象及其應(yīng)用523
13.7船舶結(jié)構(gòu)導(dǎo)振性設(shè)計(jì)525
13.7.1概述525
13.7.2結(jié)構(gòu)間連接部位的導(dǎo)振性527
13.7.3降低船舶結(jié)構(gòu)導(dǎo)振性的方法532
13.8阻性減振技術(shù)540
13.8.1概述540
13.8.2阻性減振方法540
13.8.3通過吸振方式降低船體結(jié)構(gòu)振動(dòng)555
13.8.4吸振阻尼層對(duì)船用桿結(jié)構(gòu)振動(dòng)的衰減557
13.9抗性減振技術(shù)560
13.9.1基本原理560
13.9.2降低機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)振動(dòng)565
13.9.3桿結(jié)構(gòu)中振動(dòng)的隔離570
13.9.4降低板結(jié)構(gòu)的彎曲振動(dòng)579
參考文獻(xiàn)581
第14章船用隔振裝置技術(shù)583
14.1隔振原理583
14.1.1簡單隔振系統(tǒng)583
14.1.2隔振效果的影響因素585
14.1.3雙層隔振系統(tǒng)587
14.2船舶隔振裝置設(shè)計(jì)590
14.2.1一般步驟590
14.2.2機(jī)械設(shè)備特性參數(shù)的確定590
14.2.3隔振器性能參數(shù)的確定593
14.2.4單層隔振裝置模態(tài)頻率和模態(tài)向量計(jì)算594
14.2.5雙層隔振裝置模態(tài)頻率和模態(tài)向量計(jì)算597
14.2.6隔振裝置穩(wěn)定性估算599
14.3浮鋒雙層隔振裝置599
14.3.1一般模型599
14.3.2大型浮鋒雙層隔振裝置固有頻率的優(yōu)化設(shè)計(jì)601
14.3.3浮鋒雙層隔振裝置的應(yīng)用608
14.4智能氣囊隔振裝置609
14.5推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)新型隔振裝置613
14.6主被動(dòng)混合隔振裝置618
14.6.1概述618
14.6.2主被動(dòng)混合隔振系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析619
14.6.3控制律設(shè)計(jì)623
14.6.4實(shí)驗(yàn)研究635
參考文獻(xiàn)639
第15章船用減振元器件641
15.1引言641
15.2隔振器的類型641
15.2.1按決定隔振器彈性特性和阻尼特性的材料分類641
15.2.2按剛度特性分類642
15.2.3其他分類643
15.3隔振器主要性能參數(shù)643
15.3.1額定載荷643
15.3.2最大允許忡擊載荷643
15.3.3剛度644
15.3.4靜剛度644
15.3.5動(dòng)剛度644
15.3.6忡擊剛度644
15.3.7最大允許變形量644
15.3.8固有頻率644
15.3.9阻尼644
15.3.10機(jī)械阻抗644
15.4隔振器主要性能測試方法645
15.4.1靜態(tài)特性測試645
15.4.2動(dòng)態(tài)特性測試647
15.5隔振器選用的基本原理652
15.5.1隔振器選用的要求652
15.5.2隔振系統(tǒng)模型化652
15.5.3單自由度系統(tǒng)653
15.5.4實(shí)際工程中的幾個(gè)問題659
15.6隔振措施的應(yīng)用661
15.6.1積極隔振661
15.6.2消極隔振661
15.6.3半剛性隔振661
15.6.4外部聯(lián)接662
15.7隔振器選用實(shí)例662
15.8隔振器的安裝方式664
15.9常見的船用低頻隔振器666
15.9.1裝配式低頻隔振器666
15.9.2金屬、橡膠混合低頻隔振器667
15.9.3氣囊隔振器668
15.10撓性接管672
15.10.1概述672
15.