第1章振動基礎知識

1.1振動研究的基本內容和方法

1.2振動的分類

1.3振動的運動學分析

1.4周期運動的譜分析

1.5振動繫統的基本屬性和力學模型

1.5.1振動繫統的基本屬性

1.5.2工程振動問題的建模

1.6等效剛度與等效質量

1.6.1等效剛度的計算

1.6.2等效質量的計算

習題1

第2章單自由度繫統的自由振動

2.1無阻尼自由振動

2.1.1無阻尼自由振動微分方程的建立方法

2.1.2無阻尼自由振動微分方程的求解方法

2.1.3無阻尼繫統振動過程中的能量

2.2有阻尼自由振動

2.2.1有阻尼自由振動的微分方程解法

2.2.2有阻尼自由振動微分方程的直接求解法

2.3對數衰減率

2.4干摩擦阻尼下的自由振動

習題2

第3章單自由度繫統的強迫振動

3.1簡諧激勵作用下的響應

3.1.1強迫振動響應的微分方程求解方法

3.1.2強迫振動響應穩態解的頻響函數求解方法

3.1.3強迫振動全響應中外激勵對瞬態響應的貢獻

3.1.4穩態響應特性分析 

3.2機械阻抗的基本概念

3.3結構阻尼和庫侖阻尼

3.4等效阻尼

3.5旋轉失衡

3.6轉子旋曲與臨界轉速

3.7基礎激勵與隔振

3.7.1基礎激勵下的位移響應

3.7.2基礎激勵下的相對位移響應

3.8測振儀原理

習題3

機械振動(第2版)

目錄

第4章任意激勵下單自由度繫統的響應

4.1任意周期激勵下的穩態響應

4.2任意激勵作用下的瞬態響應

4.3脈衝響應和頻率響應的關繫

4.4衝擊響應及衝擊響應譜

4.5基礎激勵的衝擊響應譜

4.6衝擊響應和穩態振動響應的區別

習題4

第5章二自由度繫統

5.1二自由度無阻尼自由振動

5.2簡諧激勵下的穩態響應

5.3任意激勵下的響應

5.4動力吸振器原理

5.5坐標耦合

習題5

第6章多自由度繫統

6.1運動方程的建立

6.1.1剛度矩陣方法

6.1.2柔度矩陣方法

6.1.3拉格朗日方程的應用

6.2固有頻率與振型

6.3振型向量的正交性

6.4振型疊加法

6.5阻尼的處理

6.6振型截斷法

6.7多自由度繫統頻率響應函數矩陣和脈衝響應函數矩陣

6.7.1多自由度繫統頻率響應函數矩陣

6.7.2多自由度繫統脈衝響應函數矩陣

6.8狀態空間法

6.9計算基頻的近似方法

6.9.1瑞利法

6.9.2鄧克列公式

習題6

第7章連續繫統振動

7.1波動方程

7.1.1杆的縱向自由振動

7.1.2圓軸的扭轉自由振動

7.1.3弦的自由振動

7.1.4無限長弦齊次波動方程的行波解

7.1.5弦自由振動的駐波解

7.1.6波動方程的強迫振動解

7.2梁的橫向振動

7.2.1梁振動的運動方程及解的性質

7.2.2梁振動的固有頻率與振型

7.2.3剪切變形和轉動慣量的影響

7.3連續繫統振型函數的正交性

7.3.1杆的振型函數正交性

7.3.2梁的振型函數正交性

7.4梁強迫振動的振型疊加法

7.4.1時域振型疊加法

7.4.2頻域振型疊加法

7.5梁振動的波動解簡介

7.5.1半無限長梁自由振動的波動解

7.5.2簡支梁強迫振動的波動解

7.5.3梁振動的波數頻率域解法

7.6連續繫統固有頻率的近似計算

習題7

第8章振動控制原理

8.1振動源

8.2振動的危害和容許標準

8.3振動控制方法

8.4振源控制

8.4.1往復機械不平衡慣性力及其控制

8.4.2回轉運動機械振源及其控制

8.5隔振

8.5.1剛性基礎的振動隔離

8.5.2彈性基礎的振動隔離

8.5.3雙級隔振

8.5.4極低頻隔振

8.5.5隔振器及其駐波效應

8.6阻尼減振  

8.6.1阻尼的分類及作用機制

8.6.2阻尼器原理

8.6.3黏彈性阻尼材料

8.6.4阻尼處理與約束阻尼層

8.7吸振

8.7.1動力吸振器

8.7.2動力反共振吸振器

8.8振動主動控制

8.8.1概述

8.8.2半主動控制

8.8.3主動控制

8.8.4控制

習題8

第9章隨機振動

9.1隨機變量與隨機過程

9.2傅裡葉變換

9.2.1復數形式的傅裡葉級數

9.2.2傅裡葉變換

9.2.3傅裡葉變換的重要性質

9.3隨機信號的相關分析和譜分析

9.3.1相關分析

9.3.2譜分析

9.4單輸入單輸出繫統對隨機激勵的響應

9.5多輸入單輸出繫統

9.5.1響應的自相關函數和功率譜密度

9.5.2繫統對隨機激勵的均方響應

9.6多輸入多輸出繫統

習題9

第10章非線性振動

10.1機械及結構的非線性要素

10.1.1非線性彈性

10.1.2非線性阻尼

10.1.3時變繫數

10.2非線性振動的定性分析方法

10.2.1相平面法

10.2.2平衡點的穩定性分析

10.3自激振動、極限環

10.4強迫振動： 跳躍現像、次諧波與組合諧波

10.4.1跳躍現像

10.4.2次諧波響應

10.4.3組合諧波響應

10.5參數激勵振動

10.6混沌與分岔

10.6.1龐加萊截面

10.6.2分岔

10.6.3混沌行為

習題10

第11章振動測量

11.1振動測量的目的、方法與過程

11.2傳感器與激振設備

11.2.1壓電加速度傳感器

11.2.2加速度計的使用

11.2.3速度傳感器

11.2.4位移傳感器

11.2.5其他傳感器

11.2.6激振設備

11.3振動測量儀器

11.4振動信號處理

11.4.1采樣定理

11.4.2譜分析

11.5振動測量方法

11.5.1實驗模態分析原理

11.5.2模態測試

習題11

附錄A用MATLAB計算振動問題

A.1MATLAB簡介

A.2固有頻率和振型的計算

A.3龍格庫塔(RuggeKutta)法

A.4線性代數方程組求解

A.5MATLAB計算振動問題算例

附錄B用於均方響應計算的積分

參考文獻

第2版前言

FOREWORD
振動和波動始終存在於各類機械裝備的工作過程中。在高端裝備從無到有、從有到好的發展階段，振動以及由振動引起的噪聲已經成為裝備質量的重要評價指標。為適應動力學設計需求，許多學校的工程專業都開設了機械振動課程。國內外已經有很多優秀的振動方面的相關教材和專著，值得筆者學習。同時，在從事振動領域的教育和解決工程振動問題的過程中，不少學生認為振動課程可有可無，不少工程技術人員也隻是在裝備發生故障時纔重視振動，其時解決問題已經很困難，因為振動問題是一個繫統的動力學問題。為此，本書修訂過程中，除了保留原書的工程應用性強和簡明扼要的特點外，為方便讀者對振動問題認識的深入，對解決工程振動問題能力的提高，還注意突出以下三點： 
一是著重說明振動和波動是物質運動的基本形式，振動力學理論具有一般性、普遍性和普適性，貫穿於全書自由振動、強迫振動的頻率域和時間域的解答以及兩者的關繫，都力求從物理本質上直接給出； 
二是從振動和波動的相互聯繫中介紹連續繫統的振動問題，建立起時間域頻率域、空間域波數域中的波動的初步概念，為方便以後從事噪聲分析及治理方面的研究打下基礎； 
三是充實了振動控制方面的內容，不同控制方法僅僅適用於特定振動控制對像及振動源特性，增加了三參數隔振、極低頻隔振、動力反共振隔振等專題，為航天、航空、船舶、車輛等不同領域的讀者解決工程振動問題提供參考。
為方便老師和學生使用本書，本書第2版還配備了課件。
在本書出版之際，感謝上海交通大學振動衝擊噪聲研究所機械振動教學課程組的大力支持。

感謝參與本書第1版編寫的所有老師。也感謝牛明昌博士、張軍躍博士和周於宣博士在本書修訂過程中的辛勤勞動。
在此特別感謝吳天行老師的卓越貢獻。沒有吳天行老師在第1版中付出的心血，就沒有第2版，第2版在保持第1版特色的基礎上，為滿足本科生的教學需求對第1版內容進行了充實，修訂過程中得到吳天行老師許多幫助。
雖然是修訂版，也難免有謬誤之處，敬請讀者不吝指正。
編者
2021年9月