振動學前沿講座一、振動問題可以分為以下三類：1.振動分析—在激勵和系統(tǒng)特性已知的情況下，求系統(tǒng)的響應(yīng)問題；2.振動環(huán)境預(yù)測—在系統(tǒng)特性和響應(yīng)已知的情況下，反推系統(tǒng)的激勵問題；3.系統(tǒng)識別—在激勵和響應(yīng)已知的情況下，確定系統(tǒng)的特性問題。（用試驗?zāi)B(tài)技術(shù)識別方法，識別出系統(tǒng)。若對振動系統(tǒng)有部分了解，稱為灰箱問題，若對系統(tǒng)一無所知，稱為黑箱問題）。二、振動的分類1.根據(jù)系統(tǒng)的激勵類型分為：a自由振動；b強迫振動；c自激振動；d參數(shù)振動。2.根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)（輸出）特性（振動規(guī)律）分為：a簡諧振動；b周期振動；c瞬態(tài)振動；d隨機振動。3.根據(jù)描述系統(tǒng)的微分方程分類：a單自由度系統(tǒng)的振動；b多自由度系統(tǒng)的振動；c無限多自由度系統(tǒng)的震動。

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，振動及設(shè)備動態(tài)特性引起的問題受到各行各業(yè)的高度關(guān)注。例如：導彈、飛機和火箭在飛行中，由于發(fā)動機和氣流擾動及結(jié)構(gòu)動態(tài)特性所造成的振動直接影響到飛行安全和控制精度；車輛在凹凸不平的路面上行駛時的振動直接關(guān)系到駕駛性能與乘坐的舒適性；機械加工設(shè)備的振動直接影響到加工的精度和有效性；大型旋轉(zhuǎn)機械的振動信號直接反映了設(shè)備運轉(zhuǎn)的主要信息；高層建筑、橋梁由于風載和地震所產(chǎn)生的振動直接關(guān)系到這些結(jié)構(gòu)的安全。

要解決各種各樣的振動及動態(tài)特性問題，研究系統(tǒng)的動力學特性，分析產(chǎn)生振動的原因，考核設(shè)備適應(yīng)振動與環(huán)境的關(guān)系，除了理論分析外，對結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和設(shè)備進行振動測試與信號分析是必不可少的重要手段。振動測試與信號分析技術(shù)是機械動力學學科的重要分支之一，是機械動力學工程應(yīng)用的一個極為普遍的方面。

一般振動測試技術(shù)大致可分為兩類。：一類是測量設(shè)備和結(jié)構(gòu)工作或?qū)嶒灂r所存在的振動，這種測量可以利用振動信號對設(shè)備和結(jié)構(gòu)的運行狀態(tài)進行監(jiān)測評估和故障診斷；另一類是系統(tǒng)特征參數(shù)的測試，包括系統(tǒng)的頻響函數(shù)、脈沖響應(yīng)函數(shù)、模態(tài)參數(shù)和物理參數(shù)等。這類測試往往要對設(shè)備或結(jié)構(gòu)施加某種激勵或利用環(huán)境自然激勵，使其產(chǎn)生振動，然后測量其振動，此類測振的目的是研究設(shè)備或結(jié)構(gòu)的力學動態(tài)特性。

要研究設(shè)備或結(jié)構(gòu)的動力學特性，通常需要通過模態(tài)實驗獲得結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)即固有頻率、阻尼比和振型。模態(tài)實驗的方法可以分為兩大類：一類是經(jīng)典的純模態(tài)實驗方法，該方法是通過多個激振器對結(jié)構(gòu)進行激勵，當激振頻率等于結(jié)構(gòu)的某階固有頻率，激振力抵消結(jié)構(gòu)內(nèi)部阻尼力時，結(jié)構(gòu)處于共振狀態(tài)，這是一種物理分離模態(tài)的方法。

另一類是數(shù)學上分離模態(tài)的方法，最常見的方法是對結(jié)構(gòu)施加激勵，測量系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)矩陣，然后再進行模態(tài)參數(shù)的識別。

在有些情況下，無法施加人工激勵，比如大型橋梁，這時利用自然激勵，比如風載、地震等自然激勵來識別模態(tài)參數(shù)的方法就顯得重要了。機械振動研究分為振動理論、振動控制和振動利用三大塊。

對機械工程而言，振動工程學的前沿問題主要有以下幾個方面：振動利用技術(shù)；振動控制技術(shù)；工程非線性振動技術(shù)；反共振技術(shù)等。下面就幾個重要的發(fā)展方向簡要介紹一下。1、振動利用技術(shù)----振動發(fā)電、振動摩擦等振動利用工程是近幾年發(fā)展起來的新學科。2、振動控制技術(shù)（振動主動控制）

振動主動控制技術(shù)最引人注目的進展是集傳感器、控制器、作動器與結(jié)構(gòu)為一體，以減振和降噪為目標的智能結(jié)構(gòu)。

當前，研究的熱點是基于壓電傳感器和作動器的智能結(jié)構(gòu)，控制策略則來自自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、非線性控制、混合控制等控制理論的新成果。隨著對振動控制要求的提高，非線性控制和時滯控制正日益引起人們的注意。

無論是受迫振動、自激振動，還是隨機振動（主要研究動力學系統(tǒng)在隨機性激勵下的響應(yīng)特性），非線性振動技術(shù)都是需要解決的前沿熱點問題。在工程系統(tǒng)中，有許多動力學問題都是非線性的，它們的數(shù)學模型和運動方程可以用非線性動力系統(tǒng)來描述。3、工程非線性振動有限元分析在大型振動篩設(shè)計中的應(yīng)用一、研究背景及方法二、有限元模型的建立三、有限元模型的處理及模態(tài)分析四、結(jié)果分析五、結(jié)論一、研究背景及方法

以往，建造一座一定規(guī)模的選煤廠需要將大量中、小型規(guī)格的振動篩分設(shè)備并聯(lián)使用才能滿足篩分作業(yè)的生產(chǎn)要求。普通直線振動篩處理能力低，篩分效率只有60％～70％，這不僅造成選煤廠占地面積龐大，而且還有設(shè)備能耗高、維護量大等一系列問題。隨著我同選煤廠建設(shè)規(guī)模趨向大型化，選煤工作者設(shè)計出了一種各項指標先進的大型香蕉型直線振動篩(以下簡稱“香蕉篩”)。與同規(guī)格的其他類型的篩機相比，該機處理能力增加了40％～60％，篩分效率在90％～95％之間，不僅滿足了大型選煤廠工藝需要，還簡化了選煤廠工藝系統(tǒng)，節(jié)省了建設(shè)投資，減少了篩分設(shè)備的使用數(shù)量，降低了能耗、設(shè)備維護量，經(jīng)濟效益十分顯著。但是，目前國產(chǎn)大型振動篩在可靠性方面與國際先進水平還有差距，因此，研究和解決大型振動篩的可靠性問題勢在必行。二、有限元模型的建立

對大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件進行動態(tài)特性分析，建立有限元模型十分重要，為使該模型能很好地反應(yīng)結(jié)構(gòu)的真實情況，利用有限元分析軟件ALGOR對SXJ426l型香蕉篩進行建模分析。以整個篩箱建立的有限元模型(圖1)，模型主要由體單元、質(zhì)量單元和彈性單元組成。整個篩箱是由橫梁、驅(qū)動梁、加強梁、前后端梁及側(cè)板構(gòu)成一種空間金屬桁架結(jié)構(gòu)。三、有限元模型的處理及模態(tài)分析1.有限元網(wǎng)格劃分;2.邊界條件的確定;3.擾力分析;4.模態(tài)分析.四、結(jié)構(gòu)強度分析計算

本篩機采州有限元分析軟件ALCOR來求其應(yīng)力值的數(shù)值解。在分析中，同樣SXJ4261型香篩篩箱離散為空問梁單元、殼單元、彈簧單元。篩箱整體應(yīng)力分布如圖8所示。結(jié)論：通過對篩箱的實際應(yīng)力測試來驗證計算出的結(jié)果，測試表明理論算和實際測試的應(yīng)力值基本接近。計算值和測試值之問的誤差，主要由于在建立模型時，作了一些結(jié)構(gòu)上的簡化。當然在測試過程中的有些素也會對測試結(jié)果的精度產(chǎn)生影響。測試的應(yīng)力值也列于表3，測試點的位置見圖9。

從篩箱的理論計算應(yīng)力分布圖可知，篩箱最大=20.2MPa；而制作篩箱所使用的材料的力學性能為：強度極限值：=375M