機(jī)械動力學(xué)基礎(chǔ)考試題 參考答案

1、2014年機(jī)械動力學(xué)基礎(chǔ)考試題 參考答案一、判斷題（每個1分，共10分）1、 串聯(lián)彈簧的等效剛度比原來各彈簧的剛度都要小，并聯(lián)彈簧的等效剛度比原來各彈簧的剛度都要大。2、 多自由度振動系統(tǒng)的運(yùn)動微分方程組中，各方程間的耦合是振動系統(tǒng)的固有性質(zhì)。×3、 自由振動系統(tǒng)的振幅、初相角及振動頻率是系統(tǒng)的固有特征，與初始條件無關(guān)。×4、 固有振型關(guān)于質(zhì)量矩陣、剛度矩陣和阻尼矩陣均具有正交性。×5、 單自由度無阻尼振動系統(tǒng)作用一簡諧激勵，若初始條件為0，即，系統(tǒng)不會有自由振動項。×6、 一般情況下，兩自由度線性系統(tǒng)的自由振動是簡諧振動。×7、 共振時無阻尼

2、系統(tǒng)的振幅將隨時間無限增大，響應(yīng)滯后激勵的相位角為。8、 對于多自由度線性系統(tǒng)，當(dāng)激振頻率與其中任一固有頻率相等時，系統(tǒng)都會發(fā)生共振。9、 一般來說，系統(tǒng)的固有頻率和固有振型的數(shù)目與系統(tǒng)的自由度數(shù)目相同。10、杜哈梅積分將激勵視為非常短的脈沖的疊加，適用于單自由度有阻尼的質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)對任意激勵的響應(yīng)。二、簡答題(每題5分，共計25分)（1）什么是機(jī)械振動？舉例說明振動的優(yōu)、缺點(diǎn)。答：機(jī)械振動是指物體（或物體系）在平衡位置（或平均位置）附近來回往復(fù)的運(yùn)動。第二問為開放題（2）簡述機(jī)械振動系統(tǒng)的實(shí)際阻尼、臨界阻尼、阻尼比的聯(lián)系與區(qū)別。 答：實(shí)際阻尼是指振動系統(tǒng)的真實(shí)阻尼值，用于度量系統(tǒng)自身消耗振

3、動能量的能力；臨界阻尼是概念阻尼，是指一個特定的阻尼值，大于或等于該阻尼值，系統(tǒng)的運(yùn)動不是振動，而是一個指數(shù)衰運(yùn)動； 阻尼比（相對阻尼系數(shù)）等于實(shí)際阻尼與臨界阻尼之比（3）寫出拉格朗日方程的表達(dá)式，并解釋各符號所代表的含義。拉格朗日方程的表達(dá)式為：（=1，2，）。式中，為振動系統(tǒng)的廣義坐標(biāo)和廣義速度；T為系統(tǒng)的動能；U為系統(tǒng)的勢能；Qj(t)為對應(yīng)與廣義坐標(biāo)qj的除有勢力以外的其他非有勢力的廣義力；n為系統(tǒng)的自由度數(shù)目。（4）簡述建立系統(tǒng)微分方程的常用方法有哪幾種？牛頓第二定律、能量法、拉格朗日方程（5）如何利用減幅系數(shù)確定系統(tǒng)中的阻尼系數(shù)。（第一句話為主）只要測定衰減振動的第1次與第次振動的

4、振幅之比，就可以算出對數(shù)減幅，從而確定系統(tǒng)中的阻尼系數(shù)的大小。，。三、計算題 (15分)求圖示滑輪系統(tǒng)的有阻尼固有頻率及質(zhì)量塊在簡諧力作用下的強(qiáng)迫振動響應(yīng)。滑輪與繩子的本身重量及繩子的彈性可略去不計。解：x, x1, x2坐標(biāo)如圖所示，取靜力平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，由滑輪系統(tǒng)分析有： ， (4分)所以 ，由牛頓第二定律可得：， (4分)整理得：， (4分)其強(qiáng)迫振動解為：，式中，(3分)四、計算題 (15分)如下圖所示，兩質(zhì)量塊的質(zhì)量分別為和，由4個彈簧連接，彈簧的剛度系數(shù)如圖示。建立坐標(biāo)系如下圖，兩質(zhì)量塊做微幅振動，坐標(biāo)原點(diǎn)是諸彈簧的平衡位置。（1）列出系統(tǒng)的振動微分方程（3分）；（2）計算系統(tǒng)

5、的固有頻率和相應(yīng)的主振型（10分）；（3）并畫出振型圖(2分)。(1)利用影響系數(shù)法，得到系統(tǒng)的質(zhì)量陣、剛度陣分別為（1分）（1分）于是，得到系統(tǒng)的振動微分方程為（1分）（2）系統(tǒng)的特征行列式為其中，。令系統(tǒng)的特征行列式等于0，得到（3分）即，可以解得，所以，系統(tǒng)的兩固有頻率分別為，（3分）當(dāng)時，對兩質(zhì)量塊位置坐標(biāo)滿足的線性方程組的系數(shù)矩陣進(jìn)行初等變換，得到所以，即一階主振形為（2分）當(dāng)時，對兩質(zhì)量塊位置坐標(biāo)滿足的線性方程組的系數(shù)矩陣進(jìn)行初等變換，得到所以，即二階主振形為（2分）（3）一階主振型（1分）二階主振形（1分）五、計算題(15分)設(shè)：，利用振型疊加法求系統(tǒng)的響應(yīng)。注：系統(tǒng)的運(yùn)動方程為：主振型為：。答案：1）正則化：，則正則振型為：=。( 因此：