聞邦椿-振動(dòng)利用工程的應(yīng)用及發(fā)展課件

振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展東北大學(xué)聞邦椿振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/231振動(dòng)利用工程的應(yīng)用及發(fā)展

一、振動(dòng)利用工程的發(fā)展現(xiàn)狀二、振動(dòng)的利用

(1)振動(dòng)利用工程學(xué)的內(nèi)涵及應(yīng)用概況(2)振動(dòng)與波的利用技術(shù)曾引發(fā)多次重大革命或變革(3)振動(dòng)與波的利用技術(shù)多數(shù)是以非線性動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)(4)線性與近似于線性振動(dòng)的利用(5)非線性振動(dòng)系統(tǒng)的利用(6)波及波能的利用(7)電、磁、光振蕩器的利用(8)自然界與人類社會(huì)中振動(dòng)規(guī)律的利用三、展望振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/232一.振動(dòng)利用工程的發(fā)展現(xiàn)狀1.振動(dòng)的利用(1)振動(dòng)利用工程學(xué)的內(nèi)涵(2)振動(dòng)利用工程的應(yīng)用概況(3)振動(dòng)與波的利用技術(shù)的新成果曾引發(fā)多次重大革命或變革(4)振動(dòng)與波的利用技術(shù)多數(shù)是以非線性動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)(5)非線性振動(dòng)系統(tǒng)的利用舉例振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/233振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/234２．有用振動(dòng)與有害振動(dòng)有用的振動(dòng)：人體器官的振動(dòng)；

振動(dòng)機(jī)器的振動(dòng)；鐘表中石英振蕩器的振動(dòng)；醫(yī)療機(jī)械中波動(dòng)（如超聲波）的利用．有害的振動(dòng):

地震會(huì)使生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失；機(jī)器和建筑物的振動(dòng)會(huì)使它縮短壽命，甚至出現(xiàn)損壞；運(yùn)載工具的振動(dòng)使乘客感覺到不舒適；工業(yè)噪聲會(huì)污染環(huán)境．振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/235二、振動(dòng)的利用

(1)振動(dòng)利用工程學(xué)的內(nèi)涵及應(yīng)用概況(2)振動(dòng)與波的利用技術(shù)曾引發(fā)多次重大革命或變革(3)振動(dòng)與波的利用技術(shù)多數(shù)是以非線性動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)(4)線性及近似于線性振動(dòng)的利用(5)非線性振動(dòng)系統(tǒng)的利用(6)波及波能的利用(7)電、磁、光振蕩器的利用(8)自然界與人類社會(huì)中振動(dòng)規(guī)律的利用振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/236

圖1振動(dòng)與波的利用的分類機(jī)械系統(tǒng)中振動(dòng)的利用電氣系統(tǒng)及控制系統(tǒng)中振動(dòng)的利用波動(dòng)及波能的利用電、磁、光振蕩器的工業(yè)應(yīng)用自然界中振動(dòng)規(guī)律的利用非線性振動(dòng)的利用用

非線性波動(dòng)的利用

線性振動(dòng)的利用

線性波動(dòng)的利用社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中振動(dòng)規(guī)律的利用

(1)振動(dòng)利用工程學(xué)的內(nèi)涵及應(yīng)用概況1）內(nèi)涵振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/237振動(dòng)破拱振動(dòng)布料振動(dòng)給料振動(dòng)輸送振動(dòng)提升振動(dòng)排隊(duì)振動(dòng)混合振動(dòng)裝料振動(dòng)壓實(shí)振動(dòng)料斗輸送給料類篩分選別類冷卻干燥類成型密實(shí)類破碎粉磨類振動(dòng)分類振動(dòng)離心脫水振動(dòng)冷卻振動(dòng)選別振動(dòng)整形振動(dòng)篩分振動(dòng)重力脫水振動(dòng)干燥振動(dòng)成型共振篩分振動(dòng)密實(shí)振動(dòng)冷凍振動(dòng)中碎振動(dòng)光飾振動(dòng)球磨振動(dòng)破碎振動(dòng)碎冰

2)振動(dòng)利用工程應(yīng)用概況（a）振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/238樁基檢測(cè)振動(dòng)測(cè)量?jī)x振動(dòng)勘探振動(dòng)平衡振動(dòng)測(cè)量振動(dòng)診斷振動(dòng)監(jiān)察附著振搗插入振搗振動(dòng)搗固振動(dòng)沉樁振動(dòng)攤鋪振動(dòng)壓路振動(dòng)夯土振動(dòng)裝載振動(dòng)犁耙振動(dòng)鏟斗振動(dòng)熨平振動(dòng)拔樁振動(dòng)錘鍛振動(dòng)鉆探振動(dòng)碎石振動(dòng)鑿巖振動(dòng)清理振動(dòng)疏通振動(dòng)清砂振動(dòng)落砂清理疏通類振搗打拔類犁鏟裝載類鉆探鑿巖類測(cè)量診斷類2)振動(dòng)利用工程應(yīng)用概況（b）振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/239聲波制冷機(jī)械式鐘表振動(dòng)電推振動(dòng)捆梆振動(dòng)采集振動(dòng)時(shí)效石英鐘表振動(dòng)同步混沌混合弗洛里特?cái)[摩擦擺混沌保密次聲破碎聲檢測(cè)技術(shù)噪聲控制器海浪發(fā)電振波采油潮汐發(fā)電交流發(fā)電感應(yīng)加熱交流輸電變頻器管弦樂器振動(dòng)健身振動(dòng)按摩振動(dòng)床振動(dòng)計(jì)時(shí)類振動(dòng)健身類其他用途類發(fā)電輸電類聲測(cè)聲控類電子計(jì)時(shí)器2)振動(dòng)利用工程應(yīng)用概況（c）振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/2310太哈茲波檢測(cè)試B射線波的利用光纖通信紫外消毒工業(yè)CT聲級(jí)計(jì)電波發(fā)射微波加熱紅外監(jiān)察遠(yuǎn)紅外檢測(cè)紅外成像電子振蕩醫(yī)用CTX光機(jī)核磁共振B超超聲應(yīng)用類檢測(cè)醫(yī)療類通訊傳播類激光應(yīng)用類特殊應(yīng)用類激光振蕩激光切割激光測(cè)距磁致伸縮超聲檢測(cè)超聲油水混合超聲電機(jī)超聲減阻超聲切削超聲碎石種子超聲處理2）振動(dòng)利用工程應(yīng)用概況（d）振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/2311(2)振動(dòng)與波利用技術(shù)曾引發(fā)多次重大革

命或變革a）理論上的創(chuàng)新：1）同步理論的利用2）共振的利用3）非線性振動(dòng)的利用4）自激振動(dòng)的利用5）波及波能的利用6)混沌的利用

振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/2312b）技術(shù)上的發(fā)明：

1）可控整流電磁激振技術(shù)2）慣性振搗技術(shù)2）振動(dòng)壓實(shí)技術(shù)4）振動(dòng)診斷技術(shù)5）振動(dòng)檢樁技術(shù)6）超聲擠塑技術(shù)（蔣氏獎(jiǎng)）7）彩超(B超）8）超聲電機(jī)9）振蕩器在通信中的應(yīng)用10）振蕩器在計(jì)時(shí)裝置中的應(yīng)用11）紅外監(jiān)察技術(shù)12）光導(dǎo)纖維技術(shù)13）激光技術(shù)14）醫(yī)用CT與工業(yè)CT15）核磁共振(諾貝爾獎(jiǎng)，英國(guó)曼斯菲爾德和美國(guó)勞特布爾)振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/2313非線性振動(dòng)問題的求解方法：a）解析方法：

1）精確解法2）近似解法：等價(jià)線性化法、里茲--迦遼金法、迭代法、諧波平衡法、傳統(tǒng)小參數(shù)法、多尺度法、平均法、漸近法（KBM法）b）數(shù)值方法：龍德—科太法、打靶法、威爾遜—Θ法、紐馬克—β法c）圖解方法：等傾線法、林奈作圖法、頻閃法、點(diǎn)映射法胞映射法。d）實(shí)驗(yàn)方法(3)振動(dòng)與波的利用技術(shù)多數(shù)是以非線性振動(dòng)理論與方法為基礎(chǔ)振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/2314振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展(4)線性振動(dòng)與近似于線性振動(dòng)波的利用2023/7/2315振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展按動(dòng)力學(xué)特性分：1平面運(yùn)動(dòng)慣性式非共振型振動(dòng)機(jī)械2空間運(yùn)動(dòng)單軸慣性式非共振型振動(dòng)機(jī)械3空間運(yùn)動(dòng)雙軸慣性式非共振型振動(dòng)機(jī)械多軸慣性式非共振型振動(dòng)機(jī)械慣性式近共振型振動(dòng)機(jī)械6單質(zhì)體彈性連桿式近共振型振動(dòng)機(jī)械7雙質(zhì)體彈性連桿式近共振型振動(dòng)機(jī)械8多質(zhì)體彈性連桿式近共振型振動(dòng)機(jī)械9電磁式近共振型振動(dòng)機(jī)械10非諧波電磁力的電磁式近共振型振動(dòng)機(jī)械2023/7/2316

(5)非線性振動(dòng)系統(tǒng)的利用需要研究和解決的理論問題和實(shí)際問題：1）光滑非線性振動(dòng)的利用2）分段線性非線性振動(dòng)的利用

3）含滯回非線性作用力的振動(dòng)的利用4）自激振動(dòng)的利用5）帶有沖擊的非線性振動(dòng)的利用6）頻率俘獲原理的利用

7）慢變參數(shù)過程的利用8）分叉解的利用9）混沌運(yùn)動(dòng)的利用振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/2317

1）光滑非線性振動(dòng)系統(tǒng)(a)軟式光滑非線性振動(dòng)系(b)硬式光滑非線性振動(dòng)系統(tǒng)圖1光滑非線性振動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/2318

2）分段線性非線性振動(dòng)系統(tǒng)圖2

慣性式共振篩示意圖

圖3非線性的共振曲線振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/2319

3）滯回非線系統(tǒng)圖4最簡(jiǎn)單的平行四邊形的滯回模型

振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/2320

4）自激振動(dòng)系統(tǒng)

圖5氣動(dòng)沖擊器的工作原理圖振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/23215）帶沖擊的非線性振動(dòng)系統(tǒng)

圖6

蛙式夯土機(jī)機(jī)構(gòu)示意圖

振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/23226）頻率俘獲原理

(a)工作原理(b)力學(xué)模型圖7

自同步振動(dòng)機(jī)的工作原理圖與力學(xué)模型振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/23237）慢變參數(shù)系統(tǒng)圖8不同慢變速度系數(shù)kd時(shí)三維譜圖

a)kd=0b)

kd=5c)kd=10d)

kd=15e)

kd=20f)

kd=25

振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/23248）分叉

研究非線性系統(tǒng)分叉解，目前已引起科學(xué)技術(shù)工作者普遍重視和廣泛注意。在非線性方程式的分叉解中有一些可以被利用,而有一些不可能加以利用。因此,研究分叉解具有工程意義。例如,在振動(dòng)輸送機(jī)中物料的運(yùn)動(dòng)會(huì)出現(xiàn)多種形式的分叉解,等周期跳動(dòng)、2倍周期跳動(dòng)、3倍周期跳動(dòng)、n倍周期跳動(dòng)和非周期跳動(dòng)等,從這些分叉解選擇最為理想或者說工藝指標(biāo)和其他綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)最佳的運(yùn)動(dòng)形式,即最佳的分叉解,仍然是有價(jià)值的研究課題。例如振動(dòng)輸送機(jī)及蛙式夯土機(jī)通常采用的是周期運(yùn)動(dòng)，而對(duì)于可能出現(xiàn)的n(n=2,3,4)倍周期運(yùn)動(dòng)幾乎不予采用。除此以外，分岔還在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/23259)混沌運(yùn)動(dòng)

利用沖擊消振器振動(dòng)空穴中的鋼球的混沌運(yùn)動(dòng)來消除鏜床鏜桿的振動(dòng);在振動(dòng)混料機(jī)中利用多種物料的混沌運(yùn)動(dòng)來加速物料的混合;再如有人曾設(shè)法研究一種作混沌運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)篩。所有這些企圖利用混沌來完成某一工藝過程的設(shè)想,最根本的問題是要看該種設(shè)備的工藝指標(biāo)及其他評(píng)價(jià)機(jī)器性能的綜合指標(biāo)是否優(yōu)于同一種用途的機(jī)器,如果綜合指標(biāo)優(yōu)于后者,那一種利用混沌的機(jī)器的研究是成功的,否則再好的設(shè)想也是無濟(jì)于事的。目前混沌在通訊工程保密系統(tǒng)中已得到了廣泛的應(yīng)用，而且可獲得良好的效果。此外,由于一些非線性振動(dòng)系統(tǒng)在工作中會(huì)出現(xiàn)有害的不穩(wěn)定振動(dòng),在這種情況下,設(shè)法使這種不穩(wěn)定的振動(dòng)過渡到較之有利的混沌運(yùn)動(dòng),這自然也是利用混沌運(yùn)動(dòng)一種可開發(fā)的途徑。但是否還有比混沌運(yùn)動(dòng)更為有效的其他措施,這仍然是一個(gè)值得研究的問題。振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/2326振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/2327振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/2328（6）波及波能的利用

在自然界中,除振動(dòng)外,各種形式的波存在于各個(gè)領(lǐng)域。

例如,水波（海潮和海浪發(fā)電）應(yīng)力波（樁的檢測(cè)、振動(dòng)采油）聲波（聲發(fā)射技術(shù)）超聲波（超聲破碎、超聲焊接、超聲電機(jī)）紅外波（紅外監(jiān)察）光波（激光技術(shù)、光導(dǎo)纖維）紫外波（紫外醫(yī)療）射線波（X射線等）振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2023/7/2329振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展（7）振蕩器的科學(xué)及工程應(yīng)用2023/7/2330振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展（8）自然界及人類社會(huì)中的振動(dòng)規(guī)律的利用1）自然界中的振動(dòng)規(guī)律的利用

雨水的周期現(xiàn)象；

潮汐的利用；樹木的年輪等。2023/7/2331振動(dòng)利用工程的應(yīng)用與發(fā)展2）社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中振動(dòng)規(guī)律的利用

經(jīng)濟(jì)學(xué)家可以根據(jù)國(guó)內(nèi)外的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)因素推斷某一社會(huì)或國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)或衰退情況,即經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中的振動(dòng)規(guī)律,進(jìn)而可提出應(yīng)采取有效措施,以減少由于某種原因給國(guó)家經(jīng)濟(jì)帶來的損失。

人們可以根據(jù)外部及內(nèi)部影響因素來推測(cè)某一種股票