機(jī)械振動學(xué)試題與答案與試卷分析

1、 2010-2011 學(xué)年第一學(xué)期期末考試試題（A 卷） 機(jī)械振動學(xué) 使用班級：08010741 總分 得分 分）分，每空 1 一、填空題（共 20 1.機(jī)械運(yùn)動是一種特殊形式的運(yùn)動，在這種運(yùn)動過程中，機(jī)械系統(tǒng)將圍繞 運(yùn)動。 作 的元素，阻尼是 的元素，恢復(fù)性是貯存 從能量的角度看，慣性是保持 2. 使能量散逸的元素。, 個(gè)獨(dú)立的坐標(biāo)，自由度數(shù)為 3.一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在空間作自由運(yùn)動，決定其位置需要 個(gè)約束條，當(dāng)系統(tǒng)收到 r 而由 n 個(gè)相對位置可變的質(zhì)點(diǎn)組成的質(zhì)點(diǎn)系，其自由度數(shù)為 。 件時(shí)，系統(tǒng)的自由度數(shù)是 而對系統(tǒng)在非共振頻率的運(yùn)動影近旁的運(yùn)動有決定作用， 阻尼對抑制系統(tǒng) 4. 響不大。 。 或

2、5.加在系統(tǒng)上的初始擾動可以是 。 6.求無阻尼振動系統(tǒng)固有頻率的重要準(zhǔn)則 對于線性系統(tǒng)，疊加原理成立，即各激勵(lì)力共同作用所引起的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為各激 7. 。 勵(lì)力單獨(dú)作用時(shí)引起的系統(tǒng)各穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的 MK即矩陣， 都是 8.通常情況下，兩自由度系統(tǒng)的質(zhì)量矩陣 與剛度矩陣 T?MM 有 , K= 個(gè)固有模態(tài)，即系統(tǒng)的固 自由度系統(tǒng)有兩自由度系統(tǒng)有 9. 個(gè)固有模態(tài)，n 有模態(tài)數(shù) 描述一個(gè)兩自由度系統(tǒng)的運(yùn)動，所需要的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)是確定的，唯一的，就 10.；但為描述系統(tǒng)運(yùn)動可選擇的坐標(biāo)不是唯一的，且選取不同的坐標(biāo)描述 是 系統(tǒng)的運(yùn)動，不會影響到 ，其固有特性不變。 得分 二、請將正確的選項(xiàng)添入下列表格

3、內(nèi)（共 20 分） 1 2 3 4 5 10 6 8 7 9 （1.）單選題（共 10 分，每題 2 分）? ）中振動系統(tǒng)的固有頻率（ 11.下列圖n （圖 1） k2kkkk0.5 D.E.2 B. C.A. mm2mmm2.對于單自由有阻尼振動系統(tǒng)，下面那個(gè)圖像是該系統(tǒng)發(fā)生振動時(shí)位移隨時(shí)間變化的圖像（ ） ( A ) ( B ) ）C （ ( D ) 3.計(jì)算圖 2 系統(tǒng)的自由度數(shù)為（ ） A.1 B.2 C.3 D.4 mkm則由質(zhì)量和彈簧下圖圖 3 兩自由度系統(tǒng)中，由質(zhì)量組成的輔助系統(tǒng)叫做吸振器，4.122k組成的系統(tǒng)叫做（ ）和彈簧 1 （圖 3 ） （圖 2） D.主系統(tǒng) A.位移

4、傳感器 B.速度傳感器 C 加速度傳感器 ） 5 機(jī)械導(dǎo)納矩陣也叫做（ D A動柔度矩陣 B.阻抗矩陣 C.機(jī)械阻抗矩陣動剛度矩陣 分，錯(cuò)選不得分）110 分，每題2 分，漏選得(2)多選題（共一個(gè)單自由度系統(tǒng)都可以用這樣一個(gè)理論模型來描述：它是由以下哪三個(gè)基本元件組成 6. ） （ ? 理想的固有頻率 m D.理想的質(zhì)量 k A.理想的彈簧 B.理想的阻尼 c C.n? E.理想的阻尼比?( ) 7.線性系統(tǒng)自由振動的頻率只與以下哪些因素有關(guān)nv D. c k C.m B.A.系統(tǒng)的質(zhì)量系統(tǒng)的彈簧系統(tǒng)的阻尼系數(shù) 系統(tǒng)振動的初速度 0 ax E.F.系統(tǒng)振動的初始加速度系統(tǒng)振動的初始位移008

5、.對于機(jī)械系統(tǒng)有三種典型的強(qiáng)迫振動的情況（ ） A.系統(tǒng)本身的不平衡引起的強(qiáng)迫振動 B.簡諧激勵(lì)力作用下強(qiáng)迫振動 C.基礎(chǔ)運(yùn)動引起的強(qiáng)迫振動 D 支承運(yùn)動引起的強(qiáng)迫振動 9.構(gòu)成系統(tǒng)的基本元素有（ ） A.慣性 B 運(yùn)動特性 C.周期性 D 阻尼 E 恢復(fù)性 10.對于兩自由度系統(tǒng)，從一般的廣義坐標(biāo)變換成其主坐標(biāo)，不是可以任意確定的，它和以下哪些因素有關(guān)（ ） A.系統(tǒng)的物理參數(shù) B.表征系統(tǒng)自由振動特性的固有頻率 C.表征系統(tǒng)自由振動特性的振型向量 D.系統(tǒng)的靜平衡位置 E.系統(tǒng)發(fā)生振動的初始條件 得分得分 1.5 分）三、判斷題（共 15 分，每題 ） 廣義坐標(biāo)必須能完整地描述系統(tǒng)的運(yùn)動。

6、 （ 1. ） （ 2. 有阻尼系統(tǒng)的自由振動，其位移是一個(gè)具有振幅隨時(shí)間按指數(shù)衰減的簡諧函數(shù)。 ） （ 3. 零阻尼情況只是理想情況，實(shí)際上小阻尼總是不存在的。簡諧振動的重要特征是：簡諧振動的加速度，其大小與位移成正比，而方向與位移相 4. ） 反，始終指向平衡位置。 （ ）級數(shù)的形式。所有表示周期振動的周期函數(shù)都可以展開成 Fourier（ 5. 單自由度系統(tǒng)在簡諧激勵(lì)力作用下，系統(tǒng)將產(chǎn)生一個(gè)與激勵(lì)力相同頻率的簡諧振動，6. ? ） 。 （但滯后一個(gè)相角 （ ）7. 在設(shè)計(jì)積極隔振裝置或消極隔振裝置時(shí)所遵循的準(zhǔn)則是相同的。 ） （ 8. 加速度傳感器的固有頻率至少要比最低測試頻率小兩倍。對

7、于兩自由度系統(tǒng)，沿各個(gè)主坐標(biāo)發(fā)生的運(yùn)動將是對應(yīng)于系統(tǒng)兩個(gè)固有頻率的簡諧運(yùn) 9. ） （動的疊加。 ） （ 10.兩自由度系統(tǒng)在簡諧激勵(lì)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)不應(yīng)是與激勵(lì)力相同頻率的簡諧函數(shù)。 得分得分 分）分）3 3 分，每題 1515（共（共 四、概念解釋四、概念解釋 1. 消極隔振 2. 自由度 3. 阻尼比 4. 主坐標(biāo)或固有坐標(biāo)d 柔度影響系數(shù) 5.ji 得分得分 計(jì)算題（10 分）五. .的物體從質(zhì)量系統(tǒng)。有一質(zhì)量 m1=2kg 圖 4 中，有一彈簧-彈簧剛度的物體上,高度 h=5m 處自由落下，落在 m=3kg。假設(shè)為彈性碰撞，且沒有反彈。試確定系統(tǒng)由k=50N/m 此而發(fā)生的自由振動。為簡化

8、計(jì)算，取重力加速度為 10m/s2. ）4（圖 得分得分 10 分）六、計(jì)算題（?srad/?10)m.0 x?.4sint?03cost(。問此振動是否已知某機(jī)器的振動規(guī)律為， 是簡諧振動？并求該機(jī)器振動的振幅、周期、最大加速度和相位值。 得分得分 10 七、計(jì)算題（分）mm考慮與彎曲變形相關(guān)的微小位移，所示。如下圖和一根帶有兩集中質(zhì)量的無質(zhì)量梁，512 試列出系統(tǒng)的位移方程。 ） （圖（圖 5 5 學(xué)年第一學(xué)期期末考試試題答案及評分標(biāo)準(zhǔn) 2010-2011 A 卷） （ 機(jī)械振動學(xué) 使用班級：08010741 一、 分）1 填空題（共 20 分，每空 衡 1. 其 平 位置 作 運(yùn)動。 往

9、復(fù) 2. 動能 ， 勢能 3. 3 個(gè)獨(dú)立的坐標(biāo)，自由度數(shù)為 3 , 3n ， 3n 。r 近旁的運(yùn)動有決定作用，而對系統(tǒng)在非共振頻率的運(yùn) 阻尼對抑制系統(tǒng) 4. 共振頻率 動影響不大。 。 初始速度 初始位移 5. 或 UT? 6.。maxmax ?？偤?7. TKK?T?MM 實(shí)對稱 8. 矩陣，即有 , 個(gè)固有模態(tài)，即系統(tǒng)的固有模態(tài)數(shù)系統(tǒng)的自由度數(shù) n 個(gè)固有模態(tài)，9. 2 ；系統(tǒng)的性質(zhì) 10.自由度數(shù) 2 分）請將正確的選項(xiàng)添入下列表格內(nèi)（共 20二、1 2 3 4 5 B C A D A 6 7 8 9 10 ABC ABC ABCD ADE ABC 分）1.5 判斷題（共 15 分，

10、每題三、1. （ ） 2. （ ） 3. （ ）總是存在的。 4. （ ） 5. （ ） 6. （ ） 7. （） 8. （ ）比最高測試頻率高兩倍 9. （ ） 10. （） 四四. .概念解釋概念解釋 （共（共 1515 分，每題分，每題 3 3 分）分） 1.消極隔振：為了減少外界振動對設(shè)備的影響而采取的隔振措施。 2.自由度：系統(tǒng)在約束條件下運(yùn)動，用于確定其位置所需要的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)就是該系統(tǒng)的自由度數(shù)。 3.阻尼比：系統(tǒng)阻尼與臨界阻尼之比值。 4.主坐標(biāo)或固有坐標(biāo)：能使系統(tǒng)運(yùn)動方程不存在耦合，成為相互獨(dú)立方程的坐標(biāo)，叫做主坐標(biāo)或固有坐標(biāo)。 xi?dijdFjij只在 j 柔度影響系數(shù) 5

11、.點(diǎn)作用一單位力時(shí)，在 i 點(diǎn)引起的位移的大小。： 分）10 計(jì)算題（.五 0?t具有的速度 m。這是解：取向下為正方向。在 m 與 m1 碰撞的這一時(shí)刻，作為時(shí)間的起點(diǎn) s/?10mv?2gh?2*10*5v 分） -為：（211v為：m1 具有共同速度碰撞時(shí)，依據(jù)動量守恒原理，m 與0mv2*101sm/v?4032?m?m 2 分）-（1x 0 點(diǎn)，則剛碰撞時(shí)刻具有初始位移：m 取與 m1 組成的系統(tǒng)的靜平衡位置為參考02*10mg0.4?x?0m50k 分） -（ 2 50k?s?3.16rad/n3m?m2?1 - （系統(tǒng)振動具有的固有頻率：2 分）4)?tsin(3.16)x(t?

12、0.4*cos(3.16t3.16 則系統(tǒng)具有運(yùn)動規(guī)律：分）- （2 分）六、計(jì)算題（10 所以該機(jī)器的振動該機(jī)器的運(yùn)動規(guī)律是由兩個(gè)同頻率的簡諧振動在同方向的合成，解： 分）也是該頻率的簡諧振動。-（2 機(jī)器振動的振幅為 ?22?sin?AA?sinAcos?AcosA21112122?22?sin90?sin0?0?.3cos90?0.?30.40.4cos?0?2?)m(0.5?10? 分）-（2?22?0.?2sT? ?10 -（2 分） 機(jī)器振動的周期為 機(jī)器振動的最大加速度 ?222?22?493.48?10?.510?10mx?As?0 -（2 分） max 機(jī)器振動的初相角 ?0

13、.4sin0?0?Asin.3sin90?sinA?2112?0.75tan ?0.4cos0?0.cosA?Acos3cos90? 2112?1?tan0.75 -（2 分） 即 F1=1,F2=0，依據(jù)材料力學(xué)彎曲變形的撓度公式，得：七、解：令33l5l?dd2111EIEI4824 ，3 分） -（33ll5?dd?2212EIEI483， ，同理可得： （3 分） 令 F1=0,F2=1 -253?l?D?165EI48? -（系統(tǒng)柔度矩陣為：2 分） 故系統(tǒng)的位移方程：?.?y0ym)F1(t253?l?111?my0)516F2(tEI48.?y22?2 -（2 分） 試 卷 分

14、析 2010/2011 學(xué)年第 一 學(xué)期 一、基本情況 課程名稱機(jī)械振動學(xué) 學(xué)時(shí)32 學(xué)分2 任課教師常學(xué)芳 命題教師 常學(xué)芳 閱卷教師常學(xué)芳 考試方式 閉卷 考試時(shí)間 2010.12.03 期望分值75 二、成績統(tǒng)計(jì) 班級 參加考試 人數(shù)優(yōu) 良 中 及格 不及格 平均分 08010741 48 7 17 13 9 2 77.46 備注：成績統(tǒng)計(jì)以教師所授課班級為單位，考試成績指卷面成績。 “班級”一欄，對選修課難以確定選 課學(xué)生的班級時(shí)，可改填為專業(yè)和年級；全校選修課此欄可不填寫。三、試卷分析 、對出題的覆蓋面、難度及側(cè)重點(diǎn)的評價(jià)。1 （注：以教學(xué)大綱為依據(jù)，是否符合大綱重點(diǎn)、難點(diǎn)和覆蓋面，

15、分析要具體明確，切忌空話套話） 機(jī)械振動學(xué)課程試題緊扣教學(xué)大綱，涵蓋了大綱中必須掌握的線性系統(tǒng)微幅振動的基本理論和對振動系統(tǒng)的基本的分析方法等，對振動學(xué)的基本概念的掌握，單自由度系統(tǒng)，兩自由度系統(tǒng)，和多自由度系統(tǒng)等方面的知識的運(yùn)用進(jìn)行了全面的布局，試題難度適中。本試題側(cè)重考察學(xué)生對機(jī)械振動學(xué)基本知識的掌握與運(yùn)用，以及簡要的計(jì)算，試題非常適合本專業(yè)學(xué)生的考試。 2、學(xué)生掌握課程知識的情況分析。 （注：根據(jù)考試情況按知識點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析，切忌空洞籠統(tǒng)） 通過閱卷，可以看出，絕大多數(shù)學(xué)生對機(jī)械振動學(xué)重要概念的掌握是比較牢靠的。但是仍然有個(gè)別的題，比如求無阻尼振動系統(tǒng)固有頻率的重要準(zhǔn)則Tmax=Umax,只有個(gè)別同學(xué)做對了，還有最后一個(gè)對于兩自由度系統(tǒng)，坐標(biāo)的選取不同不會影響到系統(tǒng)的性質(zhì)，幾乎就沒人做對，說明同學(xué)們對于細(xì)節(jié)的掌握不是很完善。第二題選擇題與第三題的判斷題只要考察學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握程度，可以看出大部分同學(xué)做的都相當(dāng)不錯(cuò)。第四題名詞解釋，大部分同學(xué)都做得不錯(cuò)，達(dá)到預(yù)料的水平，但是需要指出的是有個(gè)別同學(xué)幾乎就沒得上分，這說