机械振动 第4版PDF电子书下载

第1章 振动理论基础 1

1.1振动的基本概念 2

1.2振动的分类 4

1.3振动分析的一般步骤 6

1.4弹簧元件 8

1.5质量或惯性元件 15

1.6阻尼元件 19

1.7简谐运动 24

1.7.1简谐运动的矢量表示 25

1.7.2简谐运动的复数表示 26

1.7.3复数的代数运算 27

1.7.4简谐函数的运算 27

1.7.5定义和术语 30

1.8谐波分析 32

1.8.1傅里叶级数展开 33

1.8.2傅里叶级数的复数形式 34

1.8.3频谱 34

1.8.4时域表示法与频域表示法 35

1.8.5奇函数和偶函数 35

1.8.6半区间展开 37

1.8.7系数的数字计算 37

1.9利用MATLAB求解的例子 41

1.10C++程序 45

1.11Fortran程序 47

1.12振动方面的参考文献 48

参考文献 48

思考题 51

习题 54

设计题目 67

第2章 单自由度系统的自由振动 71

2.1引言 71

2.2无阻尼平动系统的自由振动 73

2.2.1根据牛顿第二定律建立系统的运动微分方程 73

2.2.2用其他方法建立系统的运动微分方程 74

2.2.3铅垂方向上弹簧-质量系统的运动微分方程 75

2.2.4运动微分方程的解 76

2.2.5简谐运动 77

2.3无阻尼扭转系统的自由振动 85

2.3.1运动微分方程 86

2.3.2运动微分方程的解 87

2.4运动的稳定性条件 89

2.5瑞利能量法 90

2.6黏性阻尼系统的自由振动 94

2.6.1运动微分方程 94

2.6.2方程的解 94

2.6.3对数衰减系数 98

2.6.4黏性阻尼消耗的能量 99

2.6.5有黏性阻尼的扭振系统 100

2.7库仑阻尼系统的自由振动 105

2.7.1运动微分方程 105

2.7.2方程的解 107

2.7.3有库仑阻尼的扭振系统 109

2.8滞后阻尼系统的自由振动 110

2.9利用MATLAB求解的例子 114

2.10C++程序 119

2.11Fortran程序 120

参考文献 121

思考题 122

习题 125

设计题目 146

第3章 单自由度系统在简谐激励下的振动 148

3.1引言 148

3.2运动微分方程 148

3.3无阻尼系统在简谐力作用下的响应 149

3.3.1总响应 151

3.3.2拍振现象 152

3.4简谐力作用下有阻尼系统的响应 154

3.4.1总响应 156

3.4.2品质因子与带宽 158

3.5F（t）=Feiwt作用下阻尼系统的响应 159

3.6基础作简谐运动时阻尼系统的响应 161

3.6.1所传递的力 163

3.6.2相对运动 164

3.7具有旋转不平衡质量的阻尼系统的响应 166

3.8库仑阻尼系统的强迫振动 169

3.9滞后阻尼系统的强迫振动 172

3.10其他类型阻尼系统的强迫振动 173

3.11自激振动与稳定性分析 174

3.11.1动力稳定性分析 174

3.11.2流体导致的动力不稳定 176

3.12利用MATLAB求解的例子 182

3.13C++程序 188

3.14Fortran程序 189

参考文献 190

思考题 191

习题 194

设计题目 207

第4章 单自由度系统在一般激励下的振动 208

4.1引言 208

4.2一般周期力作用下的响应 208

4.3不规则形式的周期力作用下的响应 213

4.4非周期力作用下的响应 215

4.5褶积积分 215

4.5.1对冲量的响应 216

4.5.2对一般力的响应 219

4.5.3对基础激励的响应 219

4.6响应谱 225

4.6.1基础激励的响应谱 227

4.6.2地震响应谱 229

4.6.3冲击环境下的设计 232

4.7拉普拉斯变换 234

4.8应用数值方法求解不规则激励下的响应 238

4.9利用MATLAB求解的例子 244

4.10C++程序 248

4.11Fortran程序 251

参考文献 252

思考题 253

习题 255

设计题目 265

第5章 二自由度系统的振动 267

5.1引言 267

5.2受迫振动的运动微分方程 269

5.3无阻尼系统的自由振动分析 270

5.4扭振系统 276

5.5坐标耦合与主坐标 280

5.6受迫振动分析 284

5.7半正定系统 286

5.8自激振动与稳定性分析 288

5.9利用MATLAB求解的例子 289

5.10C++程序 296

5.11Fortran程序 296

参考文献 297

思考题 298

习题 300

设计题目 312

第6章 多自由度系统 314

6.1引言 314

6.2连续系统模型化为多自由度系统 314

6.3运用牛顿第二定律推导运动微分方程 316

6.4影响系数 319

6.4.1刚度影响系数 319

6.4.2柔度影响系数 323

6.4.3惯性影响系数 327

6.5以矩阵形式表示的势能与动能 328

6.6广义坐标与广义力 330

6.7用拉格朗日方程推导运动微分方程 331

6.8以矩阵形式表示的无阻尼系统的运动微分方程 334

6.9特征值问题 335

6.10特征值问题的解 336

6.10.1特征方程的解 336

6.10.2主振型的正交性 340

6.10.3重特征值 342

6.11展开定理 344

6.12无约束系统 344

6.13无阻尼系统的自由振动 347

6.14用模态分析法求无阻尼系统的强迫振动 349

6.15黏性阻尼系统的强迫振动 354

6.16自激振动及其稳定性分析 358

6.17利用MATLAB求解的例子 360

6.18C++程序 368

6.19Fortran程序 369

参考文献 370

思考题 371

习题 375

设计题目 385

第7章 多自由度系统固有频率与振型的近似计算方法 386

7.1引言 386

7.2邓克莱法 387

7.3瑞利法 388

7.3.1瑞利第一商 389

7.3.2瑞利第二商 390

7.4霍尔茨法 392

7.4.1扭振系统 392

7.4.2弹簧-质量系统 394

7.5李兹法 395

7.6矩阵迭代法 397

7.6.1用矩阵迭代法求第一阶固有频率和主振型 397

7.6.2用矩阵迭代法求较高阶的固有频率及主振型 400

7.7雅可比法 401

7.8子空间迭代法 403

7.9标准特征值问题 407

7.9.1切比雪夫（Chebyshev）分解 408

7.9.2其他解法 409

7.10利用MATLAB求解的例子 409

7.11C++程序 412

7.12Fortran程序 414

参考文献 416

思考题 417

习题 420

设计题目 424

第8章 连续系统的振动 425

8.1引言 425

8.2弦或索的横向振动 425

8.2.1运动微分方程 425

8.2.2初始条件与边界条件 427

8.2.3等截面弦的自由振动 427

8.2.4两端固定弦的自由振动 428

8.2.5行波的解 430

8.3杆的纵向振动 431

8.3.1运动微分方程及其解 431

8.3.2振型函数的正交性 433

8.4圆杆或轴的扭转振动 437

8.5梁的横向振动 439

8.5.1运动微分方程 439

8.5.2初始条件 441

8.5.3自由振动 441

8.5.4边界条件 442

8.5.5振型函数的正交性 444

8.5.6强迫振动 446

8.5.7轴向力的影响 447

8.5.8转动惯量与剪切变形的影响 449

8.5.9其他影响 452

8.6薄膜的振动 453

8.6.1运动微分方程 453

8.6.2初始条件与边界条件 454

8.7瑞利法 455

8.8瑞利-李兹法 456

8.9利用MATLAB求解的例子 459

8.10C++程序 462

8.11Fortran程序 462

参考文献 463

思考题 464

习题 467

设计题目 474

第9章 振动控制 475

9.1引言 475

9.2振动列线图和振动标准 475

9.3抑制振源强度 479

9.4旋转机械的平衡 479

9.4.1单面平衡 480

9.4.2双面平衡 481

9.5轴的涡动 485

9.5.1运动微分方程 485

9.5.2临界速度 487

9.5.3系统的响应 487

9.5.4稳定性分析 489

9.6活塞式发动机的平衡 490

9.6.1气体压力变化产生的不平衡力 490

9.6.2运动部件的惯性产生的不平衡力 491

9.6.3活塞式发动机的平衡 493

9.7振动的控制 495

9.8固有频率的控制 495

9.9阻尼的应用 495

9.10振动隔离 497

9.10.1刚性基础的振动隔离系统 498

9.10.2振源的隔离 500

9.10.3弹性基础的振动隔离系统 501

9.10.4部分弹性基础的振动隔离系统 504

9.10.5冲击隔离 505

9.10.6主动振动控制 507

9.11吸振器 508

9.11.1无阻尼动力吸振器 508

9.11.2有阻尼动力吸振器 511

9.12利用MATLAB求解的例子 514

9.13C++程序 523

9.14Fortran程序 523

参考文献 524

思考题 526

习题 528

设计题目 537

第10章 振动测量与应用 538

10.1引言 538

10.2传感器 539

10.2.1变电阻传感器 539

10.2.2压电传感器 541

10.2.3电动式传感器 542

10.2.4线性变化差动变换传感器 542

10.3拾振器 543

10.3.1测振计 545

10.3.2加速度计 545

10.3.3速度计 548

10.3.4相位失真 549

10.4频率测量仪 551

10.5激振器 552

10.5.1机械式激振器 552

10.5.2电动式激振器 553

10.6信号分析 554

10.6.1频谱分析仪 554

10.6.2带通滤波器 555

10.6.3恒百分比带宽滤波器和恒带宽滤波器 555

10.7机械和结构的动态测试 556

10.7.1测量运行时的变形 556

10.7.2模态测试 557

10.8实验模态分析 557

10.8.1基本观点 557

10.8.2所需仪器 557

10.8.3数字信号处理 559

10.8.4随机信号分析 561

10.8.5从观察到的峰值确定模态数据 563

10.8.6根据奈奎斯特图确定模态数据 564

10.8.7模态形状的测量 566

10.9机器运行状态监测与诊断 568

10.9.1振动强度标准 568

10.9.2设备检修技术 568

10.9.3机械运行状况监测技术 570

10.9.4振动监测技术 570

10.9.5仪器系统 574

10.9.6监测参数的选取 575

10.10利用MATLAB求解的例子 575

参考文献 578

思考题 579

习题 582

设计题目 586

第11章 非线性振动 587

11.1引言 587

11.2非线性振动问题的例子 587

11.2.1单摆 587

11.2.2机械颤振，皮带摩擦系统 589

11.2.3变质量系统 589

11.3精确解法 589

11.4近似分析方法 590

11.4.1基本原理 591

11.4.2林兹泰德摄动方法 593

11.4.3迭代法 594

11.4.4李兹-伽辽金法 597

11.5亚谐振动和超谐振动 599

11.5.1亚谐振动 599

11.5.2超谐振动 601

11.6变参数系统（马休方程） 602

11.7图解法 606

11.7.1相平面法 606

11.7.2相速度 609

11.7.3绘制相轨线的方法 610

11.7.4根据相轨线求时域解 611

11.8平衡状态的稳定性 612

11.8.1稳定性分析 612

11.8.2奇点的分类 613

11.9极限环 615

11.10混沌 616

11.10.1具有稳定轨道的函数 617

11.10.2具有不稳定轨道的函数 618

11.10.3没有激励项时达芬方程的混沌行为 619

11.10.4有激励项时达芬方程的混沌行为 621

11.11利用MATLAB求解的例子 623

11.12C++程序 632

11.13Fortran程序 632

参考文献 633

思考题 635

习题 638

设计题目 642

第12章 随机振动 644

12.1引言 644

12.2随机变量与随机过程 645

12.3概率分布 645

12.4均值与标准差 647

12.5几个随机变量的联合概率分布 648

12.6随机过程的相关函数 649

12.7平稳随机过程 650

12.8高斯随机过程 652

12.9傅里叶分析 653

12.9.1傅里叶级数 653

12.9.2傅里叶积分 655

12.10功率谱密度 657

12.11宽带和窄带随机过程 659

12.12单自由度系统的响应 660

12.12.1脉冲响应函数法 660

12.12.2频响函数法 661

12.12.3响应函数的特点 662

12.13平稳随机激励下的响应 663

12.13.1脉冲响应函数法 663

12.13.2频响函数法 664

12.14多自由度系统的响应 668

12.15利用MATLAB求解的例子 672

参考文献 675

思考题 676

习题 679

设计题目 684

附录A拉普拉斯变换对 685

参考文献 686

附录B单位 687

参考文献 689

附录C部分习题答案 690