船體振動(dòng) 緒論課件

1教材：姚熊亮

主講：董科

dongke@

船體振動(dòng)基礎(chǔ)

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緒論HullVibration

返回首頁(yè)緒論船體振動(dòng)HullVibratIon0.1振動(dòng)的定義和分類0.2船體振動(dòng)學(xué)的研究?jī)?nèi)容緒論

振動(dòng)是一種運(yùn)動(dòng)形態(tài)，是指物體在平衡位置附近作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。物理學(xué)知識(shí)的深化和擴(kuò)展－物理學(xué)中研究質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)；工程力學(xué)研究研究系統(tǒng)的振動(dòng)，以及工程構(gòu)件和工程結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。

振動(dòng)屬于動(dòng)力學(xué)第二類問題－已知主動(dòng)力求運(yùn)動(dòng)。

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振動(dòng)問題的研究方法－與分析其他動(dòng)力學(xué)問題相類似：

選擇合適的廣義坐標(biāo)；分析運(yùn)動(dòng)；分析受力；選擇合適的動(dòng)力學(xué)定理；建立運(yùn)動(dòng)微分方程；求解運(yùn)動(dòng)微分方程，利用初始條件確定積分常數(shù)。

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振動(dòng)問題的研究方法－與分析其他動(dòng)力學(xué)問題不同的是：一般情形下，都選擇平衡位置作為廣義坐標(biāo)的原點(diǎn)。研究振動(dòng)問題所用的動(dòng)力學(xué)定理：

矢量動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)中的－動(dòng)量定理；動(dòng)量矩定理；動(dòng)能定理；達(dá)朗貝爾原理。分析動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)中的－拉格朗日方程。

返回首頁(yè)緒論船體振動(dòng)HullVibratIon1、按系統(tǒng)的自由度劃分：

單自由度振動(dòng)－一個(gè)自由度系統(tǒng)的振動(dòng)。

多自由度振動(dòng)－兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度系統(tǒng)的振動(dòng)。

連續(xù)系統(tǒng)振動(dòng)－連續(xù)彈性體的振動(dòng)。這種系統(tǒng)具有無窮多個(gè)自由度。

返回首頁(yè)緒論0.1振動(dòng)問題的分類HullVibratIon2、按系統(tǒng)特性或運(yùn)動(dòng)微分方程類型劃分：

線性振動(dòng)－系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程為線性方程的振動(dòng)。

非線性振動(dòng)－系統(tǒng)的剛度呈非線性特性時(shí)，將得到非線性運(yùn)動(dòng)微分方程，這種系統(tǒng)的振動(dòng)稱為非線性振動(dòng)。

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返回首頁(yè)線性振動(dòng)：相應(yīng)的系統(tǒng)稱為線性系統(tǒng)。

線性振動(dòng)的一個(gè)重要特性是線性疊加原理成立。非線性振動(dòng)：相應(yīng)的系統(tǒng)稱為非線性系統(tǒng)。

非線性振動(dòng)的疊加原理不成立。

HullVibratIon0.1振動(dòng)問題的分類3、按產(chǎn)生的原因（激勵(lì)特性劃）分：

自由振動(dòng)－沒有外部激勵(lì)，或者外部激勵(lì)除去后，系統(tǒng)自身的振動(dòng)。

受迫振動(dòng)－系統(tǒng)在作為時(shí)間函數(shù)的外部激勵(lì)下發(fā)生的振動(dòng)，這種外部激勵(lì)不受系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的影響。

自激振動(dòng)－系統(tǒng)由系統(tǒng)本身運(yùn)動(dòng)所誘發(fā)和控制的激勵(lì)下發(fā)生的振動(dòng)。

參激振動(dòng)－激勵(lì)源為系統(tǒng)本身含隨時(shí)間變化的參數(shù)，這種激勵(lì)所引起的振動(dòng)。

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返回首頁(yè)HullVibratIon4按振動(dòng)的規(guī)律非簡(jiǎn)諧振動(dòng)瞬態(tài)振動(dòng)隨機(jī)振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng)0.1振動(dòng)問題的分類

返回首頁(yè)2簡(jiǎn)諧振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng)定義：物體所受的力跟位移大小成正比，并且總是指向平衡位置的力作用下的振動(dòng)，叫做

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。HullVibratIon

返回首頁(yè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：1、回復(fù)力與位移成正比而方向相反，總是指向平衡位置。2、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化的運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)過程中無阻力，所以振動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械能守恒。

3、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種非勻變速運(yùn)動(dòng)。HullVibratIon2簡(jiǎn)諧振動(dòng)

返回首頁(yè)1.用正弦函數(shù)表示簡(jiǎn)諧振動(dòng)用時(shí)間t的正弦（或余弦）函數(shù)表示的簡(jiǎn)諧振動(dòng)。其一般表達(dá)式為一次振動(dòng)循環(huán)所需的時(shí)間T稱為周期；單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)循環(huán)的次數(shù)f

稱為頻率。周期T的單位為秒（s），頻率f的單位為赫茲（Hz），圓頻率的單位為弧度/秒（rad/s）。振幅圓頻率初相位HullVibratIon2簡(jiǎn)諧振動(dòng)

返回首頁(yè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的表示圖描述了用正弦函數(shù)表示的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，它可看成是該圖中左邊半徑為A的圓上一點(diǎn)作等角速度的運(yùn)動(dòng)時(shí)在x軸上的投影。如果視x為位移，則簡(jiǎn)諧振動(dòng)的速度和加速度就是位移表達(dá)式關(guān)于時(shí)間t的一階和二階導(dǎo)數(shù)，即HullVibratIon2簡(jiǎn)諧振動(dòng)

返回首頁(yè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的表示可見，若位移為簡(jiǎn)諧函數(shù)，其速度和加速度也是簡(jiǎn)諧函數(shù)，具有相同的頻率。在相位上，速度和加速度分別超前位移和。重要特征:簡(jiǎn)諧振動(dòng)的加速度大小與位移成正比，但方向總是與位移相反，始終指向平衡位置?？傻玫郊铀俣扰c位移有如下關(guān)系HullVibratIon2簡(jiǎn)諧振動(dòng)

返回首頁(yè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的表示旋轉(zhuǎn)矢量OM的模為振幅A，角速度為圓頻率，任一瞬時(shí)OM在縱軸上的投影ON即為簡(jiǎn)諧振動(dòng)表達(dá)式2.用旋轉(zhuǎn)矢量表示簡(jiǎn)諧振動(dòng)HullVibratIon2簡(jiǎn)諧振動(dòng)

返回首頁(yè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的表示記,復(fù)數(shù)復(fù)數(shù)Z的實(shí)部和虛部可分別表示為簡(jiǎn)諧振動(dòng)的位移x與它的復(fù)數(shù)表示z的關(guān)系可寫為3.用復(fù)數(shù)表示簡(jiǎn)諧振動(dòng)HullVibratIon2簡(jiǎn)諧振動(dòng)

返回首頁(yè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的表示由于用復(fù)數(shù)表示的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的速度加速度為也可寫成是一復(fù)數(shù)，稱為復(fù)振幅。它包含了振動(dòng)的振幅和相角兩個(gè)信息。用復(fù)指數(shù)形式描述簡(jiǎn)諧振動(dòng)將給運(yùn)算帶來很多方便。

HullVibratIon2簡(jiǎn)諧振動(dòng)

返回首頁(yè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成1.兩個(gè)同頻率振動(dòng)的合成有兩個(gè)同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)由于A1

、A2的角速度相等，旋轉(zhuǎn)時(shí)它們之間的夾角()保持不變，合矢量A也必然以相同的角速度作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)HullVibratIon2簡(jiǎn)諧振動(dòng)

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A=A1+A2即兩個(gè)同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)合成的結(jié)果仍然是簡(jiǎn)諧振動(dòng)，其角頻率與原來簡(jiǎn)諧振動(dòng)的相同，其振幅和初相角用上式確定。HullVibratIon2簡(jiǎn)諧振動(dòng)

返回首頁(yè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成2、兩個(gè)不同頻率振動(dòng)的合成有兩個(gè)不同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)有理數(shù)HullVibratIon2簡(jiǎn)諧振動(dòng)

返回首頁(yè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成當(dāng)頻率比為有理數(shù)時(shí)，合成為周期振動(dòng)，但不是簡(jiǎn)諧振動(dòng)，合成振動(dòng)的周期是兩個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)周期的最小公倍數(shù)。

合成的周期若與之比是無理數(shù)，則無這樣一個(gè)周期。其合成振動(dòng)是非周期的。

HullVibratIon2簡(jiǎn)諧振動(dòng)

返回首頁(yè)3船體振動(dòng)學(xué)的研究?jī)?nèi)容HullVibratIon1引起船體振動(dòng)的原因

（激振力）螺旋槳激振力主機(jī)激振力流體激振力

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