- •Основы теории колебаний
- •Предисловие
- •Глава I введение
- •1.Предмет теории колебаний
- •2. Классификация колебательных систем1
- •3. Классификация колебательных процессов
- •4. Кинематика периодических колебательных процессов
- •5. Уравнения движения
- •Глава II системы с одной степенью свободы
- •1. Пример составления уравнения колебаний
- •Аналогично определяется потенциальная энергия закручиваемой пружины
- •2.Уравнение колебаний в общем виде. Частные случаи
- •3. Свободные колебания при отсутствии трения
- •4.Вынужденные колебания при отсутствии трения
- •5. Демпфирование колебаний
- •5.1. Диссипативные силы
- •5.2. Внутреннее трение
- •Подставляем в (1) и интегрируем результат
- •6. Свободные колебания с вязким сопротивлением.
- •7. Вынужденные колебания с вязким сопротивлением
- •Амплитуда вынуждающей силы
- •Глава III системы с конечным числом степеней свободы
- •1.Уравнение движений
- •2. Свободные колебания
- •Обратный способ даёт систему
- •Свойства собственных частот и собственных форм колебаний
- •В развернутом виде
- •3. Вынужденные колебания
- •Глава IV колебания систем с распределённой массой
- •Общая сведения о колебаниях линейных распределённых систем
- •2. Колебания струны
- •2.1 Свободные колебания
- •Здесь Аn - произвольные числа. Вся совокупность гармоник образует спектр собственных форм
- •2.2 Вынужденные колебания
- •3. Продольные колебания стержней
- •3.1. Свободные колебания
- •Соответствующие формы колебаний (11) имеют вид, показанный на рис. 6.
- •3.2.Вынужденные колебания
- •3 .3. Кинематически возбуждаемые колебания
- •- Функция распределения амплитуды напряжений вдоль оси стержня.
- •П ри вынужденных колебаниях
- •4. Крутильные колебания круглых стержней
- •5.Изгибные колебания стержней
- •5.1.Дифференциальное уравнение движения
- •5.2.Свободные колебания
- •5.3.Вынужденные колебания при распределённой нагрузке
- •5.4. Кинематически возбуждаемые колебания
- •5.5. Внутренние силы в поперечных сечениях колеблющихся стержней
- •5.6.Колебания растянутых (сжатых) стержней
- •5.6.1.Дифференциальные уравнения движения
- •5.6.2. Свободные колебания Рассмотрим свободные колебания. Основное уравнение (5.6.1.1) преобразуется к виду
- •5.6.3. Вынужденные колебания р ассмотрим колебания стержня от равномерно распределённой нагрузки (рис. 1). Воспользуемся уравнением (5.6.1.1)
- •5.7. Вынужденные колебания от сосредоточенной силы
- •Глава V расчётно-проектировочные работы
- •1.Общие указания по выполнению расчётно-проектировочных работ
- •2.Расчётно-проектировочная работа №1 Колебания системы с одной степенью свободы
- •2.1. Содержание работы
- •2.2. Варианты заданий
- •2.3.2. Расчётная схема
- •2.3.3.Таблица исходных данных
- •2.3.4. Решение
- •2.3.4.1. Уравнение вынужденных колебаний
- •2.3.4.2. Уравнение свободных колебаний
- •4.3. Амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики
- •4.4. Амплитуды резонансных колебаний демпфированной системы
- •Дифференцируя функцию (4.3.1) дважды, найдём формулы для угловой скорости , углового ускорения и соответствующих амплитуд
- •4.5. Максимальные амплитуды колебаний демпфированной системы
- •Используя (4.3.2), амплитуду скорости колебаний (4.4.1) перепишем в виде
- •Из этих результатов видно, что максимальные значения амплитуд весьма близки к резонансным значениям или даже совпадают с ними (амплитуда скорости).
- •3.Расчётно-проектировочная работа №2: Колебания системы с двумя степенями свободы
- •3.1. Содержание работы
- •3.2.Варианты заданий
- •3 .3.2. Расчётная схема
- •3.3.3.Таблица исходных данных
- •3.3.4.Уравнения колебаний в общем виде
- •3.3.5. Свободные колебания
- •3.3.5.1. Спектр собственных частот
- •3.3.5.2 Спектр собственных форм
- •3.3.6. Вынужденные колебания
- •3.3.6.1. Уравнения колебаний
- •3.3.6.2. Амплитуды обобщённых координат
- •3.3.6.3. Амлитудно – частотные характеристики (ачх)
- •3 .3.6.4.Анализ колебаний в зависимости от частоты вынуждающей силы
- •Л итература
- •Содержание
- •Глава I. Введение………………………………………………………...…..……..5
- •2.Классификация колебательных систем ………...…………………………..5
- •3.Классификация колебательных процессов……..…………………………..8
- •Глава II. Системы с одной степенью свободы ……………..…………………...18
- •Глава III. Системы с конечным числом степеней свободы………………….…45
- •Глава IV. Колебания систем с распределённой массой……………………..….58
- •3.4.Продольные силы и напряжения в сечениях колеблющихся стержней…………………………………………72
- •5.Изгибные колебания стержней……………………………..…….……….76
- •Глава V.Расчётно-проектировочные работы…………..…………….…..……92
3.4.Продольные силы и напряжения в сечениях колеблющихся стержней…………………………………………72
4.Крутильные колебания круглых стержней……….……..…………..……74
5.Изгибные колебания стержней……………………………..…….……….76
5.1.Дифференциальное уравнение движения……………….……….…76
5.2.Свободные колебания……………………………………….……….77
5.3.Вынужденные колебания при распределённой нагрузке……..…....79
5.4.Кинематически возбуждаемые колебания…………..……..……….81
5.5.Внутренние силы в поперечных сечениях
колеблющихся стержней………..83
5.6.Колебания растянутых (сжатых) стержней……..………………….84
5.6.1.Дифференциальные уравнения движения….…..……………84
5.6.2.Свободные колебания……………………….……….………..85
5.6.3.Вынужденные колебания……………………………………..87
5.7.Вынужденные колебания от сосредоточенной силы…….…….…..89
Глава V.Расчётно-проектировочные работы…………..…………….…..……92
1.Общие указания по выполнению расчётно-проектировочных работ….92
2.Расчётно-проектировочная работа № 1. Колебания системы с
одной степенью свободы..………………………..………….……..94
2.1.Содержание работы.............…….……….….........................….........94
2.2.Варианты заданий................................................................................94
2.3.Пример выполнения.......……..............................................................98
2.3.1.Содержание работы...................................................................98
2.3.2.Расчётная схема.........................................................................98
2.3.3.Таблица исходных данных......….............................................98
2.3.4.Решение......................................................................................99
2.3.4.1.Уравнение вынужденных колебаний........................…...99
2.3.4.2.Уравнение свободных колебаний ..................................102
2.3.4.3.Амплитудно-частотные и фазо-частотные
характеристики……………………………………………..103
2.3.4.4.Амплитуды резонансных колебаний
демпфированной системы…………………………………105
2.3.4.5. Максимальные амплитуды колебаний
демпфированной системы..........….....................................105
3.Расчётно-проектировочная работа № 2. Колебания системы с
двумя степенями свободы..………………………………………..107
3.1.Содержание работы.........................…...............................................107
3.2.Варианты заданий....................................……..................................107
3.3.Пример выполнения........................................……...........................111
3.3.1.Содержание работы..................................................…............111
3.3.2.Расчётная схема…….…..…...…..............................................111
3.3.3.Таблица исходных данных....…..............................................111
3.3.4.Уравнения колебаний в общем виде………...........................112
3.3.5.Свободные колебания..............................................................115
3.3.5.1.Спектр собственных частот...........................................115
3.3.5.2.Спектр собственных форм.............................................116
3.3.6.Вынужденные колебания........................................................118
3.3.6.1.Уравнения колебаний.....................................................118
3.3.6.2.Амплитуды обобщённых координат.............................118
3.3.6.3.Амплитудно-частотные характеристики (АЧХ)..........119
3.3.6.4.Анализ колебаний в зависимости от частоты
вынуждающей силы..........................................................120
Литература……………………………………………………..…...……..…..123
1При изложении этого вопроса использованы материалы справочника [ 4 ]
1 Существуют ещё вторая и третья смешанные задачи, о которых мы здесь не говорим.